JPS6272502A - 水素分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は水素分離器に関し、主として吸収式冷凍器、水
素製造装置等において水素含有ガスから水素を分離する
工程に利用されるものである。

し従来の技術〕 水素を含有する混合ガスから水素のみを選択的に分離す
る手段は種々知られている。

たとえば、水素吸蔵金属に水素を吸蔵させる方法（特開
昭５９−１１６５８１ｊＮ　、液体窒素を接触させて不
純物を液化させる方法（特開昭５４−１０３７９７号）
、パラジウムパイプをヒーターで加熱して、このパイプ
の中に水素含有ガスを通し、パラジウムパイプを通過す
る水素を取出す方法、あるいは△１２０３粉末をプレス
成形した多孔体の円盤にパラジウムを蒸着ざＵ、この円
盤を加熱して水素透過性フィルターとする方法（特公昭
５３−４３１５３号）等が知られている。

しかしながら、このような従来の方法には次のような欠
点があった。例えば （１）水素吸蔵金属を用いるものは、吸蔵容量に限度が
あり、また水素の放出に手間がかかる。

（２）不純物を液化させる方法は、極低温の液体窒素が
人聞に必要で不経済である。

（３）パラジウムパイプを利用する方法は、パラジウム
を圧延して箔を作ることが困難で、どうしても厚くなり
透過に時間がかかる。

（４）多孔体の円盤にパラジウムを蒸むしてフィルター
とする方法は、比較的優れているが、円盤をヒーターで
２００〜３００℃の所定温度に加熱し、一定の温度に制
御する必要があり、温度制御装置を設けな【ノればなら
ない。

［発明の目的］ 本発明は上述の従来技術の欠点を解消するため、鋭意検
討の結果、到達したものであり、その目的とするところ
は、温度制御装置を必要とせず、効率良く水素を分離す
る水素分離器を提供することにある。

［発明の構成］ 即ち、本発明はハニカム構造のＰＴＣヒーターを管状に
成形し、全表面にパラジウム皮膜を被覆したことを特徴
とする水素分離器をその要旨とするものである。

本発明におけるＰＴＣ（ポジティブ　テンベレテユア　
コニフィシエンド）ヒーターとはＢａＴｉ　０３にＬａ
、Ｙ等を微量添加したセラミックスであり、このヒータ
ーはそのキューリ一点近傍を境にして比抵抗が急激に変
化する、いわゆるＰＴＣ現象を示すものである。

即ち、このヒーターに電流を通すと２００〜３００℃の
所定温度に上昇するが、所定温度に達すると急激に電気
抵抗が上昇し、その結果、電流が流れにくくなり、温度
が低下する。そして一定の温度まで下がると、また抵抗
が低くなって電流が流れ、その結果、温度が上昇しだす
。つまり、ヒーター自体に温度制御機能を有するもので
ある。

ハニカム構造のＰ　Ｔ　ＣヒーターとはＢａ　Ｔｉ　０
３の粉体材料を練って焼成することにより微小孔を多数
有する多孔体から成るヒーターを言うものである。

したがって本発明においてはこのハニカム構造のＰ　ｒ
Ｃ（Ｂａ　Ｔｉ　Ｏ３セラミックス）を管状に成形し、
この管体にパラジウム皮膜を被覆するのである。

ハニカム構造の１」」Ｃヒーターは表面も多孔質でミク
ロには凹凸があるため、この全表面にパラジウム皮膜を
形成させる必要がある。

皮膜形成方法としては電子ビーム法、スパッタリング法
、真空蒸着法等の蒸着あるいは無電解メッキ法が好まし
い。

皮膜の厚みは、水素の透過で生じる水素過電位が飽和電
位に達する必要時間を左右するため、重要な要因となる
。

原理的に水素過電位飽和時間を短縮するためには薄い方
が好ましいのであるが、あまり薄いとハニカム構造の表
面凹凸を完全に被覆できず、水素以外の気体を透過する
ようになり、回収水素の純度が低下する。

したがって好ましい皮膜の厚みは０．０５〜２０μｍで
あり、より好ましくは０．１μｆｆｉ〜１０μｍである
。

また、パラジウムは必ずしも純品である必要はなく、た
とえば５０％以上の銀等を含んだ合金でもよい。

本発明にお１ノるＰ　Ｔ　Ｃヒーターの管の形状は特に
限定されないが、外径は２０１１１１１．内径は１６゜
５ｍｍ、肉厚は３．５ｍｍ、長さは１００ＩＩＩＩＩ１
１管状物はハニカム構造であれば特に限定されるもので
はないが、多孔体の空孔直径は１０μｍ以下のものが好
ましく、更に好ましくは、５〜０．２μｌである。

また、その気孔率は３０％以上が好ましく、４０〜６０
％がより好ましい。

また、ＰＩ−Ｃヒーターも現在、各種電気製品に使われ
ているものが使用可能であるが、本発明の目的である水
素分離には２００〜４００℃の温度が必要であり、この
温度範囲にうまく制御機能を有する（Ｂａ　Ｐｂ　）Ｔ
ｉ　０３系のＰｒＣヒーターがより好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

〔実施例］ 平均粒径１．５μｎのＢａ−１ｉ０３粉末を練り、外径
２０１１１１１、内径１６．５ｍｍ、長さ１００ｍ１ｌ
ｌの管状物を焼成した。

この管状物の構造は気孔率５０％でハニカム構造となっ
ていた。

この管状物を真空中、２００℃ぐパラジウム蒸着した。

蒸着は管のすべての表面に均一膜が被覆されるよう管を
回転させて行なった。

パラジウムの皮膜厚は平均１．５μｍで、かなり均一性
のよいものが得られた。

このパラジウム被覆管状ＰｒＣヒーターを図のように組
立て、水素分離器を作製した。

図において、１はハニカム構造を有する管状のＰＩＣヒ
ーターであり、２はパラジウム皮膜である。

図のようにＩＪＴ’　Ｃヒーター１に電源３から電流を
流し、これを管径が大きく両端が密閉された金属管４内
に納め、ＰＩＣヒーター１には混合ガス導入管５および
分離ガス導出管６を設け、金属管４の一端には水素導出
管７を設けた。

このような装置に電流を通したところヒーターの温度は
２００〜３００℃の範囲に自動的に制御された。

次にＮ２とＮ２の混合ガスを混合ガス導入管５から３Ｑ
Ｃ１ｎ３／ｈｒの流量で送ったところ、Ｎ２のみがヒー
ター中のハニカム構造からパラジウム皮膜を透過して、
水素導出管７から流れ出た。

「発明の効果」 本発明はハニカム構造のＦ’ＴＣヒーターを管状に成形
したものにパラジウムを被覆した水素分離器であるため
、次のような利点を有づる。

（＋）　Ｐ　’Ｉ　Ｃ現象により自己温度制御されるた
め。

温度制御装置が全く必要ない。

（２）ハニカム構造であるため、気体の透過性が良く、
また発熱した熱の発散に優れている。

（３）管状体の内外から外側へガスを通過させるので、
従来の円盤状フィルターに比べ通過面積が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の水素分離器の概略斜視図である。 １・・・ＰＴＣヒーター、２・・・パラジウム皮膜５・
・・混合ガス導入管、６・・・分離ガス導出管７・・・
水素導出管。 代理人　　弁理士　　三　好　　保　男、（。 １°置 ｊが〜 、Ｊ−ぐ・・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハニカム構造のＰＴＣヒーターを管状に成形し、全表面
   にパラジウム皮膜を被覆したことを特徴とする水素分離
   器。