JPS6311281B2 - - Google Patents
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- JPS6311281B2 JPS6311281B2 JP58011322A JP1132283A JPS6311281B2 JP S6311281 B2 JPS6311281 B2 JP S6311281B2 JP 58011322 A JP58011322 A JP 58011322A JP 1132283 A JP1132283 A JP 1132283A JP S6311281 B2 JPS6311281 B2 JP S6311281B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超高純度の水素、重水素、三重水素
（以下これを総称して水素同位体と言う）を水素
同位体貯蔵材から効率よく供給し、供給停止後、
その系から水素同位体を効率よく回収することが
できる装置に関する。
（以下これを総称して水素同位体と言う）を水素
同位体貯蔵材から効率よく供給し、供給停止後、
その系から水素同位体を効率よく回収することが
できる装置に関する。
高純度の水素は、クリーンなエネルギー供給源
として、また重水素、三重水素は核融合における
燃料として重要となつてきている。
として、また重水素、三重水素は核融合における
燃料として重要となつてきている。
これらの水素同位体を取扱う上で最も問題とな
る点は外部に漏洩することなく、必要とする系に
供給し得られる点のみならず、その供給後、その
系から水素同位体を回収する点にある。
る点は外部に漏洩することなく、必要とする系に
供給し得られる点のみならず、その供給後、その
系から水素同位体を回収する点にある。
しかしながら、従来、水素同位体を供給する装
置はあるが、同じ装置で回収することを可能にし
た装置は全くない。
置はあるが、同じ装置で回収することを可能にし
た装置は全くない。
水素同位体を供給する装置としては次のような
ものが知られている。
ものが知られている。
(1) Pd膜透過装置
これはPd及びPd合金が水素のみを選択的に
透過する性質を利用したもので、最も一般的な
装置としては、PdまたはPd合金からなる盲管
の内側を原料側とし、外側を精製側として真空
に引きながら400〜450℃に加熱して、原料側に
１〜５気圧の水素を供給し、精製側に透過した
水素を利用するようにしたものである。
透過する性質を利用したもので、最も一般的な
装置としては、PdまたはPd合金からなる盲管
の内側を原料側とし、外側を精製側として真空
に引きながら400〜450℃に加熱して、原料側に
１〜５気圧の水素を供給し、精製側に透過した
水素を利用するようにしたものである。
この装置によると、次のような多くの欠点を
有する。
有する。
(1) 原料側に濃縮された不純物は水素と共に大
気中にパージして燃やす必要がある。
気中にパージして燃やす必要がある。
(2) 盲管を400〜500℃に加熱する必要があるた
め大がかりな炉が必要であり、また高温で操
作するために生ずる問題、精製側での吸着不
純物ガスの離脱により純度が悪化する。
め大がかりな炉が必要であり、また高温で操
作するために生ずる問題、精製側での吸着不
純物ガスの離脱により純度が悪化する。
(3) 作動温度が400〜450℃と高いので、作動開
始までの昇温時間及び供給停止後の冷却時間
がながくかかる。
始までの昇温時間及び供給停止後の冷却時間
がながくかかる。
(4) 濃縮された不純分を水素と共に大気中にパ
ージするため、水素損失となる。
ージするため、水素損失となる。
(5) 供給のみで、供給した水素は回収できな
い。
い。
(2) Ｕ、Zr、Ti水素化物の熱分解法
この方法はUHx、ZrHx、TiHxの水素化物
がそれぞれ、430℃、870℃、650℃で１気圧の
解離圧を持ち性質を利用したものである。
がそれぞれ、430℃、870℃、650℃で１気圧の
解離圧を持ち性質を利用したものである。
この方法は前記のPd膜透過法における(2)、
(3)に述べたと同じ欠点を有するほか、Ti、Zr、
Ｕは活性金属であるため、高温では炉材と反応
する可能性があり、特にＵは放射性同位元素で
あるため、使用に適さない。
(3)に述べたと同じ欠点を有するほか、Ti、Zr、
Ｕは活性金属であるため、高温では炉材と反応
する可能性があり、特にＵは放射性同位元素で
あるため、使用に適さない。
以上のように、従来の超高純度水素の供給する
法は、水素の供給を開始するための作動温度が高
いこと、及び水素透過膜や貯蔵材を収納する高温
部分は外気にさらされており、また同一装置で水
素の回収が行えない等の多くの欠点を有する。
法は、水素の供給を開始するための作動温度が高
いこと、及び水素透過膜や貯蔵材を収納する高温
部分は外気にさらされており、また同一装置で水
素の回収が行えない等の多くの欠点を有する。
本発明はこれらの欠点を解消せんとするもので
あり、その目的は、水素同位体の供給を開始する
作動温度も比較的低く、容易に供給することがで
き、かつ、供給後、水素同位体の回収も容易であ
る装置を提供するにある。
あり、その目的は、水素同位体の供給を開始する
作動温度も比較的低く、容易に供給することがで
き、かつ、供給後、水素同位体の回収も容易であ
る装置を提供するにある。
本発明の超高純度水素同位体の供給回収装置を
図面に基いて説明すると、第１図は本発明装置の
縦断面図、第２図は第１図のＡ−A′部における
横断面図を示す。
図面に基いて説明すると、第１図は本発明装置の
縦断面図、第２図は第１図のＡ−A′部における
横断面図を示す。
図中１は熱電対、２は加熱抵抗線、３は水素同
位体貯蔵材を保持した二重筒、４は水素同位体貯
蔵材、５は熱遮蔽板、６は電極７を封止した真空
容器、８は水素同位体供給口を示す。
位体貯蔵材を保持した二重筒、４は水素同位体貯
蔵材、５は熱遮蔽板、６は電極７を封止した真空
容器、８は水素同位体供給口を示す。
加熱抵抗線例えばＷ、Ni−Cr合金よりなるフ
イラメントを中心にし、その外側に二重筒３と熱
遮蔽板５が同心的に配置されている。該二重筒３
内には水素解離圧が30℃で10-1Torr以下、350℃
で一気圧以上である水素同位体貯蔵材を収納保持
する。この水素解離圧が30℃で10-1Torr以下、
350℃で一気圧以上であることが必要な理由は、
水素同位体貯蔵材をこの温度の範囲で昇降して貯
蔵（30℃）及び供給（＜350℃）するためで、例
えば300℃で１気圧（760Torrs）の圧力で供給し
た水素同位体を回収する場合、水素同位体貯蔵材
の温度の30℃に下げれば759.1／760.0×100＝99.98％以 上の水素同位体の回収が可能となる。このような
解離圧を持つ代表的な水素同位体貯蔵材には
ZrNi合金がある。
イラメントを中心にし、その外側に二重筒３と熱
遮蔽板５が同心的に配置されている。該二重筒３
内には水素解離圧が30℃で10-1Torr以下、350℃
で一気圧以上である水素同位体貯蔵材を収納保持
する。この水素解離圧が30℃で10-1Torr以下、
350℃で一気圧以上であることが必要な理由は、
水素同位体貯蔵材をこの温度の範囲で昇降して貯
蔵（30℃）及び供給（＜350℃）するためで、例
えば300℃で１気圧（760Torrs）の圧力で供給し
た水素同位体を回収する場合、水素同位体貯蔵材
の温度の30℃に下げれば759.1／760.0×100＝99.98％以 上の水素同位体の回収が可能となる。このような
解離圧を持つ代表的な水素同位体貯蔵材には
ZrNi合金がある。
該ZrNi合金は、ジルコニウムスポンジ（99.7
％）とNiペレツト（99.8％）の等量をアーク溶融
して製造し得られ、このインゴツトを粉砕して48
メツシユスクリーンを通過する細粒子として使用
する。この合金粒子を収納した二重円筒３を電極
７を封止した真空容器６、例えば硬質ガラス容器
中に収納するか、あるいは電流導入端子を組み込
んだフランジに収納されている。
％）とNiペレツト（99.8％）の等量をアーク溶融
して製造し得られ、このインゴツトを粉砕して48
メツシユスクリーンを通過する細粒子として使用
する。この合金粒子を収納した二重円筒３を電極
７を封止した真空容器６、例えば硬質ガラス容器
中に収納するか、あるいは電流導入端子を組み込
んだフランジに収納されている。
本発明の装置によると、加熱源が内部中心に収
容され、水素同位体貯蔵材を保持した二重筒の外
側が熱遮蔽板が設けられているため水素同位体を
極めて熱効率よく加熱し得られ、水素同位体を容
易に供給し得られる。また真空容器中に収納され
ているため、水素同位体の外部への漏洩がなく安
全であると共に経済的である。
容され、水素同位体貯蔵材を保持した二重筒の外
側が熱遮蔽板が設けられているため水素同位体を
極めて熱効率よく加熱し得られ、水素同位体を容
易に供給し得られる。また真空容器中に収納され
ているため、水素同位体の外部への漏洩がなく安
全であると共に経済的である。
更に、水素同位体の貯蔵材として、水素解離圧
が30℃で10-1torr以下で、350℃で１気圧以上の
ものを使用するため、従来のものより低温で水素
同位体を迅速に供給し得られ、かつ供給停止後、
冷却すると、その系内の水素同位体は水素同位体
貯蔵材と反応して回収し得られる。
が30℃で10-1torr以下で、350℃で１気圧以上の
ものを使用するため、従来のものより低温で水素
同位体を迅速に供給し得られ、かつ供給停止後、
冷却すると、その系内の水素同位体は水素同位体
貯蔵材と反応して回収し得られる。
次に実施例を挙げて更に効果を明らかにする。
第１図及び第２図に示す装置（以下HSRと言う）
で、ａ＝50mm、ｂ＝140mm、ｃ＝35mm、ｄ＝25mm、
ｅ＝15mmに構成し、二重筒３内に粉砕したZrNi
合金（水素同位体貯蔵材）20ｇを入れ、容器内に
収納した装置を第３図に示す供給回収する真空系
を形成する。図中９は１フラスコ、１０は７
の真空槽、１１は真空圧力計、１２は排気装置、
１３は重水素ボンベ、Ｖはバルブを示す。
第１図及び第２図に示す装置（以下HSRと言う）
で、ａ＝50mm、ｂ＝140mm、ｃ＝35mm、ｄ＝25mm、
ｅ＝15mmに構成し、二重筒３内に粉砕したZrNi
合金（水素同位体貯蔵材）20ｇを入れ、容器内に
収納した装置を第３図に示す供給回収する真空系
を形成する。図中９は１フラスコ、１０は７
の真空槽、１１は真空圧力計、１２は排気装置、
１３は重水素ボンベ、Ｖはバルブを示す。
先づV1バルブを閉じた状態で全系を排気装置
（ロータリー及び油拡散ポンプ）１２で10-7torr
の真空に引く。この状態を保ちながらHSRのヒ
ーターを通電加熱し、400℃×30分の脱ガス活性
化処理を行う。活性化が終了し、HSRが室温近
傍まで冷却した後、V3、V4及V5のバルブを閉
じ、V1バルブを開け、重水素ボンベ１３より重
水素を導入し、V1バルブを閉じ、V4バルブを開
ける。重水素は直ちにZrNi水素同位体貯蔵材４
と反応する。この操作を数回くり返して約4.5
の重水素をチヤージした。このチヤージを終了し
た後、余剰の残留ガスはV5及びV6バルブを開き、
拡散ポンプで短時間引いた後V4バルブを閉じる。
これにより重水素の収率（重水素ボンベ１３より
HSRへ移行した収率）は99％以上であつた。
（ロータリー及び油拡散ポンプ）１２で10-7torr
の真空に引く。この状態を保ちながらHSRのヒ
ーターを通電加熱し、400℃×30分の脱ガス活性
化処理を行う。活性化が終了し、HSRが室温近
傍まで冷却した後、V3、V4及V5のバルブを閉
じ、V1バルブを開け、重水素ボンベ１３より重
水素を導入し、V1バルブを閉じ、V4バルブを開
ける。重水素は直ちにZrNi水素同位体貯蔵材４
と反応する。この操作を数回くり返して約4.5
の重水素をチヤージした。このチヤージを終了し
た後、余剰の残留ガスはV5及びV6バルブを開き、
拡散ポンプで短時間引いた後V4バルブを閉じる。
これにより重水素の収率（重水素ボンベ１３より
HSRへ移行した収率）は99％以上であつた。
次に供給回収について述べる。
第４図は１のフラスコ９に410Torr重水素を
供給する場合の供給電力−温度−供給重水素を関
係を示す。供給量（重水素圧で示す）と温度の相
関により供給速度を非常に早くすることができ、
常にその温度における平衡水素圧となつているこ
とがわかる。また投入電力を零とした後、100℃
に温度が低下した時点でV4バルブを開け重水素
の回収を行つた。反応熱による温度上昇はある
が、１分以内でほぼ90％の重水素を回収すること
ができた。
供給する場合の供給電力−温度−供給重水素を関
係を示す。供給量（重水素圧で示す）と温度の相
関により供給速度を非常に早くすることができ、
常にその温度における平衡水素圧となつているこ
とがわかる。また投入電力を零とした後、100℃
に温度が低下した時点でV4バルブを開け重水素
の回収を行つた。反応熱による温度上昇はある
が、１分以内でほぼ90％の重水素を回収すること
ができた。
第５図は７の真空槽１０に3torrの重水素の
供給回収を行つた場合における経過を示す。供給
に要した電力は60W×160秒＝2.7wh、3torr供給
に要した時間は電力を投入してから160秒、90％
回収に要した時間は30秒であつた。
供給回収を行つた場合における経過を示す。供給
に要した電力は60W×160秒＝2.7wh、3torr供給
に要した時間は電力を投入してから160秒、90％
回収に要した時間は30秒であつた。
以上の実験例より理解されるように、本発明の
装置によると、一度活性化チヤージした後は作動
開始より供給完了までの時間が、従来のPd合金
膜透過法に比較して大巾に短縮し得られるのみな
らず、回収も短時間に高収率で行える等の優れた
利点を有する。
装置によると、一度活性化チヤージした後は作動
開始より供給完了までの時間が、従来のPd合金
膜透過法に比較して大巾に短縮し得られるのみな
らず、回収も短時間に高収率で行える等の優れた
利点を有する。
第１図及び第２図は本発明の装置の態様を示す
もので、第１図はその縦断面図、第２図は第１図
のＡ−A′部における横断面図、第３図は供給、
回収系、第４図は供給電力−温度−供給重水素の
関係図、第５図は重水素の供給、回収の経過図を
示す。 １：熱電対、２：加熱抵抗線、３：二重筒、
４：水素同位体貯蔵材、５：熱遮蔽板、６：電極
を封止した真空容器、７：電極、８：水素同位体
供給口、９：フラスコ、１０：真空槽、１１：真
空圧力計、１２：排気装置、１３：重水素ポン
プ。
もので、第１図はその縦断面図、第２図は第１図
のＡ−A′部における横断面図、第３図は供給、
回収系、第４図は供給電力−温度−供給重水素の
関係図、第５図は重水素の供給、回収の経過図を
示す。 １：熱電対、２：加熱抵抗線、３：二重筒、
４：水素同位体貯蔵材、５：熱遮蔽板、６：電極
を封止した真空容器、７：電極、８：水素同位体
供給口、９：フラスコ、１０：真空槽、１１：真
空圧力計、１２：排気装置、１３：重水素ポン
プ。
Claims (1)
- １ 加熱抵抗線を中心に、その外側に水素解離圧
が30℃で10-1torr以下、350℃で１気圧以上の水
素同位体貯蔵材を保持した二重筒及び熱遮蔽板を
順次に同心状に配置したものを、電極を封止した
真空容器またはフランジに収納させたことを特徴
とする超高純度水素同位体の供給回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011322A JPS59137301A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 超高純度水素同位体の供給回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011322A JPS59137301A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 超高純度水素同位体の供給回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59137301A JPS59137301A (ja) | 1984-08-07 |
| JPS6311281B2 true JPS6311281B2 (ja) | 1988-03-14 |
Family
ID=11774785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58011322A Granted JPS59137301A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 超高純度水素同位体の供給回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59137301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0344058U (ja) * | 1989-09-08 | 1991-04-24 |
-
1983
- 1983-01-28 JP JP58011322A patent/JPS59137301A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0344058U (ja) * | 1989-09-08 | 1991-04-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59137301A (ja) | 1984-08-07 |
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