KR100379625B1 - Getter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반 수소가스를 화학적(화학반응에 의해)으로 정제해서 초고순도로 만들수 있는 게터(Getter)에 관한 것으로, 본 발명의 가장 큰 특징은 게터와 수소의 가역반응을 이용한 것으로 불순물을 함유한 수소를 정제함에 있어 통상의 게터처럼 화학적 반응(발열반응 반응시)에 의하여 불순물 뿐만 아니라 수소자체도 일단은 게터내로 흡수한 후, 이후 화학적 반응(흡열반응 발생시)에 의하여 순수한 수소만을 방출하도록 한 것이며, 가역반응이 쉽게 일어나도록 즉, 포화가 쉽게 되도록 게터 제조과정 중에 수소와 먼저 반응시켜 수소화물 상태의 게터를 제조토록 한 것이다.The present invention relates to a getter which can make general hydrogen gas chemically (by a chemical reaction) to make ultra high purity. The biggest feature of the present invention is the use of a reversible reaction of a getter and hydrogen. In purifying hydrogen, it absorbs not only impurities but also water bodies into getters by chemical reaction (exothermic reaction) and then releases pure hydrogen only by chemical reaction (exothermic reaction occurs). In order to make the reversible reaction easily occur, that is, the saturation is easy, the getter is prepared by first reacting with hydrogen during the getter manufacturing process.
일반적으로 게터는 밀폐된 용기 내의 잔류기체를 화학적으로 흡수해서 고진공을 만드는데 사용되고 있는바, 이와 같은 게터는 사용조건에 따라 여러가지 성분으로 제조될 수 있고, 그 구성 성분간의 비율 및 그 구성성분의 품질에 따라 그 성능이 크게 달라진다.In general, getters are used to chemically absorb residual gas in a sealed container to produce high vacuum. Such getters can be made of various components depending on the conditions of use, and the ratio between the components and the quality of the components The performance varies greatly.
따라서, 성능이 우수한 게터를 얻기 위해서 게터의 구성성분, 구성비율 및 상태를 달리한 연구가 계속 진행되고 있다. 본 발명은 수소가스를 초고순도로 정제할 수 있도록 개발된 것으로서, 게터가 분순물 성분 (산소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소, 수분 등)이 함유된 수소가스를 화학적으로 흡수하여 분순물 성분을 제거함과 동시에 순수한 수소가스만 게터로부터 방출하도록 하여 수소가스를 초고순도로 정제할 수 있도록 한 것이다.Therefore, studies have been made on the different components, composition ratios and states of the getter in order to obtain a getter having excellent performance. The present invention was developed to purify hydrogen gas with ultra high purity, and the getter chemically absorbs hydrogen gas containing impurities (oxygen, nitrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, moisture, etc.) to obtain the impurities. At the same time, only pure hydrogen gas is discharged from the getter to purify the hydrogen gas in ultra high purity.
Description
본 발명은 불순물이 섞인 수소를 순수한 수소로 정제하는데 사용되는 게터에 관한 것이다. 일반적으로 게터(Getter)란 밀폐된 용기내의 잔류기체를 흡수하여 고진공을 만드는데 사용되는 물질이다.The present invention relates to a getter used to purify hydrogen mixed with impurities into pure hydrogen. In general, getter is a material used to make high vacuum by absorbing residual gas in a closed container.
즉, 밀폐된 용기내의 공기를 진공펌프로 Suction한 후, 용기 내에 남아 있는 잔류기체를 화학적으로 흡수해서 고진공을 만드는데 사용되는 소재로, 제거하고자 하는 잔류기체의 성분과 사용되는 조건에 따라 여러가지 금속성분(Ti, V, Zr, Ba, Mg, Ni, Ce, Ca, Fe, Al, Co등등)중 필요로 하는 성분을 선택하고, 이를 적합한 무게비로 혼합한 혼합물상태나, 고온에서 용해한 합금물상태, 또는 화합물화된 상태로 제조되어진다. 따라서, 게터는 그 구성 성분의 종류와 구성비율 및 상태 그리고 그 구성 성분의 품질에 따라 그 효능도 크게 달라질 수 있는 것이다.That is, this material is used to make high vacuum by absorbing the air in the sealed container with vacuum pump and chemically absorbing the residual gas remaining in the container, and various metal components according to the components of the residual gas to be removed and the conditions used. (Ti, V, Zr, Ba, Mg, Ni, Ce, Ca, Fe, Al, Co, etc.) select the required components, and mixed them in a suitable weight ratio, alloy state dissolved at high temperature, Or prepared in a compounded state. Therefore, the getter may vary greatly depending on the type and composition ratio and state of the component and the quality of the component.
따라서, 우수한 게터를 얻기 위하여 게터의 구성성분, 구성비율 및 상태를 달리하여 연구가 계속 진행되고 있으며, 지금도 그 개발은 계속 진행되고 있다.Therefore, research is being continued by varying the composition, composition ratio and state of the getter in order to obtain a good getter, the development is still ongoing.
한편, 종래의 게터중에서 현재 널리 쓰이고 있는 게터를 살펴보면 이태리 세이즈(saes)사의 게터가 있으며, 미국특허 제4,668,424호의 게터등이 있다. 상기 이태리 세이즈사의 게터는 그 구성성분을 Zr-V-Fe 로 합금화 한 게터가 있으며, 미국특허 제4,668,424호의 경우 그 청구범위를 살펴보면,On the other hand, when looking at the getter widely used in the conventional getters, there is a getter of Saes, Italy, and the getter of US Patent No. 4,668,424. The Italian Sage's getter has a getter alloyed with its components Zr-V-Fe, and in the case of US Patent No. 4,668,424 looking at the claims,
『수소와 다른 기체등을 제거하기 위한 게터중 무게 비율로 다음과 같은 성분을 함유하는 제품조성『Product composition containing the following components in the weight ratio of getter for removing hydrogen and other gas
니켈(Ni) : 약 20wt%-45wt%Nickel (Ni): about 20wt% -45wt%
하나 또는 그 이상의 희토류 금속 : 약 0.1wt%-10wt%One or more rare earth metals: about 0.1wt% -10wt%
코발트, 동, 알루미늄, 주석, 티타늄, 실리콘과 이들의 혼합물 중에서Among cobalt, copper, aluminum, tin, titanium, silicon and mixtures thereof
선택된 금속 : 0wt%-15wt%Selected Metal: 0wt% -15wt%
지르코늄 : 100wt%』로 하고 있는 바, 상기 세이즈사 게터나 미국특허 게터는 그 용도가 진공도를 높이기 위하여 수소를 포함한 모든 가스를 흡수 제거하는 용도로 사용되는 것을 볼 수 있다. 이와같은 종래 게터는 고진공을 얻기 위해 잔류가스를 제거하는 용도로 사용되었으나, 본 발명은 고순도의 수소를 얻기 위하여 수소를 정제하는 용도로 사용하는 게터에 관한 것이다.Zirconium: 100wt% ', the Sage's getter or US patent getter can be seen that the use is used to absorb and remove all gases including hydrogen in order to increase the degree of vacuum. Such a conventional getter has been used for removing residual gas to obtain high vacuum, but the present invention relates to a getter used for purifying hydrogen to obtain high purity hydrogen.
또한, 본 출원인이 선출원한 게터(출원번호 10-1998-13302호, 10-2000-30730호)등도 통상적인 가스를 흡수하는 데에는 탁월한 효과가 있으나, 이도 역시 순수한 수소를 얻기 위하여 정제용으로 사용될 수 있는 것은 아니었다.In addition, getters (Application Nos. 10-1998-13302, 10-2000-30730), which are filed by the applicant, are also excellent for absorbing conventional gases, but they can also be used for purification to obtain pure hydrogen. It wasn't there.
종래의 게터는 진공펌프 Suction 후, 밀폐용기 내에 남아 있는 잔류가스를 제거하여 고진공을 만드는 것을 볼 수 있으나, 본 발명의 게터는 수소가스속에 잔존하는 불순물을 제거하여 수소가스를 초고순도로 정제하는 게터에 관한 것이다.즉 일정한 형태의 용기에 게터를 충진하고, 가열(200∼600℃)된 상태인 고온의 분위기에서 불순물 성분이 함유된 수소가스를 흘리면 게터는 수소가스 속의 불순물 성분을 화학적(화학반응)으로 흡수 제거함과 동시에 순수한 수소가스만 게터로부터 방출하게 되어 초고순도로 수소가스를 정제하는 것이다.Conventional getters can be seen that after the vacuum pump suction, to remove the residual gas remaining in the sealed container to make a high vacuum, the getter of the present invention to remove the impurities remaining in the hydrogen gas to get the hydrogen gas in ultra high purity In other words, when a getter is filled into a container of a certain type and hydrogen gas containing impurity components is flowed in a high temperature atmosphere in a heated (200 to 600 ° C.) state, the getter chemically reacts the impurity components in the hydrogen gas (chemical reaction). At the same time, only pure hydrogen gas is released from the getter, which purifies hydrogen gas with ultra high purity.
본 발명의 게터는 이미 앞에서 설명한 바 있는 본 출원인이 선출원한 게터(출원번호:10-2000-030730호)에서 발전된 것으로, 상기 선출원한 게터가 밀폐된 용기의 진공도를 높이기 위하여 수소를 포함한 모든 가스를 흡수토록 한 것임에 반하여, 본 발명의 게터는 상기 선출원된 게터를 수소와 반응시켜 수소화물을 만든다음 여기에 Al을 일정비율로 첨가하여 가압(6∼7ton) 성형하여 제조된 것으로, 본 발명의 기술 핵심은 게터를 수소화물 상태로 만든다는 것으로, 수소를 포함한 모든 불필요한 가스를 통상적인 화학적 반응(발열반응)에 의해 흡수토록 하되, 수소의 경우는 가역반응에 의해 다시 순수한 수소를 방출(흡열반응)토록 한 것으로, 방출된 수소는 불순물이 제거된 순수한 수소만 나오기 때문에 아주 고순도의 수소로 정제할 수 있는 것이다.The getter of the present invention was developed from a getter (Application No.:10-2000-030730) previously filed by the present applicant as described above. The getter of the present application uses all gases including hydrogen to increase the vacuum degree of the sealed container. On the contrary, the getter of the present invention is prepared by reacting the pre-registered getter with hydrogen to form a hydride, and then adding Al at a predetermined ratio to form a pressurized (6 to 7 ton). The key is to make the getter into a hydride state, allowing all unnecessary gases including hydrogen to be absorbed by conventional chemical reactions (exothermic reactions), but in the case of hydrogen, they release pure hydrogen again by reversible reactions (endothermic reactions). Thus, the released hydrogen can be purified to very high purity hydrogen because only pure hydrogen from which impurities are removed comes out.
즉, 본 발명의 개발 배경은 수소와 가역반응을 일으킬 수 있게끔 게터를 고안한 것으로, 불순물 가스는 비가역 반응에 의하여 모두 흡수만 되어지지 방출은 되지 아니하나, 수소는 가역반응에 의하여 흡수됨과 동시에 포화되었을 경우에는 다시 분리되어 방출될 수 있다는 점에 착안한 것이다.That is, the background of development of the present invention is to design a getter to cause a reversible reaction with hydrogen, impurity gas is only absorbed by the irreversible reaction, but not released, but hydrogen is absorbed by the reversible reaction and saturated If it is, it is conceived that it can be separated and released again.
본 발명은 불순물 성분이 함유된 수소가스를 정제하여 순수한 수소를 제조하는 물질인 게터에 관한 것으로, Zr 금속분말, V 금속분말, Al 금속분말, Co 금속분말, Fe 금속분말을 서로 혼합하고 이를 일정한 형태로 가압성형한 후, 이를 200℃∼600℃의 고온의 분위기에서 수소와 반응시켜 수소화물 상태로 제조된 게터이다. 상기에 있어 게터는 구성성분의 및 구성비율에 따라 아주 여러가지 경우의 수로 게터가 제조될 수가 있다. 본 발명에 있어 게터의 구성성분 및 구성비율은 Zr 금속분말과, V와 Al을 중량비율 65:35로 혼합한 V-Al 금속간 화합물 분말, 그리고 Co 금속분말을 70 : 23 : 7의 무게 중량비로 혼합하고 이를 가압성형한 후, 이를 300℃∼1500℃의 고온에서 수소와 반응시켜 수소화물을 만든다음, 여기에 Al을 수소화물의 무게비로 5-40% 첨가하여 제조한 게터에 관한 것이다.The present invention relates to a getter, which is a material for producing pure hydrogen by purifying hydrogen gas containing an impurity component, and mixing Zr metal powder, V metal powder, Al metal powder, Co metal powder, and Fe metal powder with each other and After press molding in the form, it is a getter produced in the hydride state by reacting with hydrogen in a high temperature atmosphere of 200 ℃ to 600 ℃. In the above, the getter can be manufactured in a number of cases depending on the constituents and the constituent ratios. In the present invention, the component and composition ratio of the getter are Zr metal powder, V-Al intermetallic compound powder in which V and Al are mixed in a weight ratio of 65:35, and Co metal powder in a weight ratio of 70: 23: 7. After mixing with a pressurized molding, it is reacted with hydrogen at a high temperature of 300 ℃ to 1500 ℃ to form a hydride, and relates to a getter prepared by adding Al to 5-40% by weight ratio of the hydride.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 게터를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the getter of the present invention having such a configuration in more detail as follows.
종래에도 가스를 정제하는 게터를 볼 수 있었다. 즉 불순물이 섞여있는 Ar이나 He과 같은 가스를 정제함에 있어서는, 불순물 성분이 섞여있는 상기 가스를 게터가 삽치된 용기에 흘려 보낼경우, 불순물 성분에 해당하는 산소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소, 수분등은 게터가 흡수하고, 흡수하지 못하는 Ar, He의 불활성가스(inert gas)를 방출함으로서 순수한 Ar, He 가스등을 얻을 수 있었다. 그러나 수소인 경우에는 수소에 섞여있는 불순물 성분뿐만 아니라 수소마져도 게터에 흡수되므로 수소는 정제할 수가 없었던 것이다.Conventionally, a getter for purifying gas can be seen. In other words, in purifying a gas such as Ar or He containing impurity, when the gas containing impurity is flowed into a container in which the getter is inserted, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, and water corresponding to the impurity Etc., pure Ar, He gas, etc. could be obtained by releasing inert gas of Ar and He, which the getter absorbed and could not absorb. However, in the case of hydrogen, not only the impurity component mixed with hydrogen, but even hydrogen is absorbed by the getter, so the hydrogen could not be purified.
그러나, 본 발명의 게터는 수소속에 잔존하는 불순물만을 화학적으로(비가역반응) 흡수 제거하여, 수소가스속의 불순물을 1ppb까지 정제할 수 있도록 한 것으로 그 원리는 수소가 가역반응을 일으킬수 있다는 것을 이용하여 개발한 것이다. 즉, 본 발명 게터의 가장 큰 특징은 불순물을 함유한 수소를 정제함에 있어 통상의 게터처럼 화학적 반응(발열반응 발생시)에 의하여 불순물 뿐만 아니라 수소자체도 일단은 게터내로 흡수한 후, 포화상태가 되면 화학적 반응(흡열반응 발생시)에 의하여 순수한 수소만을 방출하도록 한 것이며, 포화가 쉽게 되도록 게터 제조과정중에 수소와 먼저 반응시켜 수소화물 상태의 게터가 제조되도록 한 것이다. 따라서 게터를 제조함에 있어서도 수소방출이 쉽게 일어날 수 있도록 제조과정중에 수소와 먼저 반응시켜 수소화물 상태로 구성하는 것이 본 발명의 가장 핵심적인 기술인 바, 만약에 수소화물 상태의 게터가 아니라면, 수소를 정제할 때 게터가 포화될 때 까지 많은 수소를 흡수하기 때문에 경제성이 없기 때문이다. 이와같은 본 발명의 게터는 게터를 구성함에 있어 상기와 같이 Zr 금속분말, V-Al금속간 화합물 분말, 그리고 Co 금속분말을 70 : 23 : 7의 무게 중량비로 혼합하고 가압하여 (Zr+V-Al+Co)로 구성된 게터를 1차로 제조한뒤, 상기 게터를 수소와 반응시켜 수소화물상태로 된 게터를 제조토록 한 것이다. 즉 (Zr+V-Al+Co)로 구성된 혼합물을 수소와 반응시켜서 수소화물 상태의 게터로 구성토록 한 것으로, (Zr+V-Al+Co)를 M이라 가정한다면 MHx 형태로 게터가 형성되어지는 것으로, M은 수소가스와는 가역반응을 하지만, 불순물 성분(산소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소, 수분)들과는 비가역반응을 하는 것을 이용한 것이다. 이하 본 발명의 게터와 수소가스속에 포함되어 있는 불순물 성분과의 반응식을 살펴보면 다음과 같다.However, the getter of the present invention is capable of purifying chemical impurities (non-reversible reactions) and removing impurities remaining in hydrogen, thereby purifying impurities in hydrogen gas up to 1 ppb. The principle is that hydrogen can cause reversible reaction. It was developed by. In other words, the greatest characteristic of the getter of the present invention is that in purifying hydrogen containing impurities, once absorbed not only the impurities but also the hydrophilic body by the chemical reaction (at the time of exothermic reaction), as in the usual getter, the saturation state is once saturated. It is to release only pure hydrogen by chemical reaction (at the time of endothermic reaction) and to get hydride getter by first reacting with hydrogen during getter manufacturing process so that saturation becomes easy. Therefore, in the preparation of the getter, the hydrogen is easily reacted with the hydrogen in the manufacturing process so that the hydride state is the most essential technology of the present invention. If it is not the hydride getter, the hydrogen is purified. Because it absorbs a lot of hydrogen until the getter is saturated, it is not economical. In the getter of the present invention, the Zr metal powder, the V-Al intermetallic compound powder, and the Co metal powder are mixed and pressurized in a weight ratio of 70: 23: 7 and pressurized (Zr + V- After preparing a getter composed of Al + Co), the getter is reacted with hydrogen to produce a getter in a hydride state. In other words, a mixture composed of (Zr + V-Al + Co) is reacted with hydrogen to form a hydride getter. Assuming that (Zr + V-Al + Co) is M, a getter is formed in the form of MHx. M is a reversible reaction with hydrogen gas, but irreversible reaction with impurities (oxygen, nitrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, water). Looking at the reaction formula of the getter of the present invention and the impurity component contained in the hydrogen gas as follows.
M + O2→MO2·············· ①M + O 2 → MO 2 ·············
M + 1/2N2→MN·············②M + 1 / 2N 2 → MN ···········
2M + CO →MC + MO············③2M + CO → MC + MO ··········· 3
3M + CH4→MC + 2MH2············④3M + CH 4 → MC + 2MH 2 ···········
2M + CO2→MC + MO2············⑤2M + CO 2 → MC + MO 2 ··········· ⑤
2M + H2O →MO + MH2············⑥2M + H 2 O → MO + MH 2 ·········· ⑥
M + H2 MH2·············⑦M + H 2 MH 2 ·········· 7
상기 ①∼⑦에서 살펴본 바와 같이 수소가스 정제용 게터는 수소가스와는 가역반응(⑦번 참조)을 하고, 다른 불순물 성분과는 비가역 반응(①∼⑥)을 하게끔 구성되어 있다. 따라서, 불순물 성분들은 게터에 일단 화학적으로 흡수되면 비가역 화학반응에 의하여 게터로부터 불순물 성분들은 방출될 수 없지만, 수소가스는 가역반응을 하므로 게터의 온도에 따라 MHx(x;온도에 따라 다름) 형태로 가역상태에서 흡수, 방출을 수없이 반복하면서 평형상태를 이루게 되고, 이때 MH2가 M과 H2로 분리되면서 순수한 H2를 방출할 수가 있게 되는 것이다.As described above, the getter for purifying hydrogen gas is configured to undergo a reversible reaction (see No. ⑦) with hydrogen gas and an irreversible reaction (① to ⑥) with other impurity components. Therefore, once the impurity components are chemically absorbed by the getter, the impurity components cannot be released from the getter by irreversible chemical reaction, but since the hydrogen gas is reversible, in the form of MHx (x) depending on the temperature of the getter, repeats in a reversible state can without the absorption, emission, and led to the equilibrium state, this time as MH 2 is divided into M and H 2 will not be able to release the pure H 2.
따라서, 적당한 온도(200-600℃)로 가열된 게터가 충진된 탱크로 수소가스를 흘리면 ①∼⑥의 화학반응에 의해 불순물 성분들을 게터가 흡수하게 된다. 그러나, 수소성분은 1차적으로 게터가 수소를 흡수하고 주어진 조건(200-600℃ 온도 범위중의 한 온도)에서 포화가 된다. 그 이후부터는 게터는 불순물성분을 흡착하고 수소가스만 방출되기 때문에 정제된 순수한 수소가스를 얻을 수 있는 것이다.Therefore, when hydrogen gas flows into a tank filled with a getter heated to a suitable temperature (200-600 ° C.), the getter is absorbed by impurity components by the chemical reaction of ① to ⑥. However, the hydrogen component is primarily absorbed by the getter and becomes saturated at a given condition (one temperature in the 200-600 ° C temperature range). Since then, the getter can absorb pure impurities and release pure hydrogen gas, thus obtaining pure hydrogen gas.
그러나, 수소화물 상태가 아닌 단순한 M의 형태로만 게터를 제조하면 M이 포화될 때까지 많은 수소를 흡수하기 때문에 경제성이 없어 M을 미리 수소화반응시킨 M의 수소화물, 즉, MHx 형태로 게터를 제조한 것이다. 이하 수소가 정제되는 과정을 순서대로 간략히 설명하면 다음과 같다.However, if the getter is manufactured only in the form of M, not in a hydride state, the getter is manufactured in the form of hydride of M, ie, MHx, which is hydrogenated beforehand because M absorbs a lot of hydrogen until M is saturated. It is. Hereinafter, the process of purifying hydrogen will be briefly described as follows.
① 본 발명에 의한 수소화물상태의 게터 준비① Preparation of a hydride getter according to the present invention
② 적당한 온도(200℃∼600℃)로 가열된 게터가 충진된 용기(탱크)로 불순물이 함유된 수소가스를 흘려넣음.(2) Hydrogen gas containing impurities is poured into a container (tank) filled with getter heated to a suitable temperature (200 ℃ ~ 600 ℃).
③ 수소를 포함하여 불순물 성분인 산소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소, 수분등이 화학반응에 의하여 게터에 흡수됨.③ Impurity components such as hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, and moisture are absorbed by the getter by chemical reaction.
④ 수소를 제외한 모든 불순물 가스는 비가역반응만 일으키는 물질이므로 게터와 화학반응을 일으켜 한번 겟터에 흡수되면 다시는 분리되어 떨어지지 아니하므로 불순물은 정제되는 것임.④ All impurity gases except hydrogen are irreversible reactions, so they cause chemical reactions with the getter and once absorbed by the getter, they will not separate and fall again.
⑤ 수소의 경우는 게터가 포화될때까지 계속하여 게터에 흡수되어지게 되나 일단 게터가 포화되면 가역상태로 평형을 이루기 위하여 수소의 흡수(발열반응발생시)와 방출(흡열반응발생시)을 수없이 계속 반복하게 되고, 포화되어 평형상태를 이루게 된 이후에는 순수한 수소를 방출하게 된다. 즉, 수소가 정제되어지는 것이다.⑤ In the case of hydrogen, the getter is continuously absorbed by the getter until it is saturated, but once the getter is saturated, hydrogen absorption (at the exothermic reaction) and release (at the endothermic reaction) are repeated many times to achieve equilibrium in a reversible state. After saturation and equilibrium, pure hydrogen is released. In other words, hydrogen is purified.
따라서, 수소의 방출은 수소가 많이 흡수된 상태 즉 게터가 포화된 상태에서만 발생하게 되므로 본 발명의 요부는 게터가 쉽게 포화될 수 있도록 미리 수소와 반응시켜 수소화물상태로 구성토록 한 것이다.Therefore, since the release of hydrogen occurs only in a state where hydrogen is absorbed a lot, that is, the getter is saturated, the main part of the present invention is to react with the hydrogen in advance so that the getter can be easily saturated, so as to be configured in a hydride state.
한편, 본 발명의 경우 상기에서 설명한 바와 같이 게터 전체를 수소와 반응시켜 수소화물 상태로 구성할 수도 있지만, 타 실시예로 게터의 구성성분중 가장 많은 비율을 차지하는 Zr 만 수소와 반응시켜 수소화물상태로 구성할 수도 있다. 이경우 게터의 전체적인 구성성분 및 구성비율은Meanwhile, in the present invention, as described above, the entire getter may be reacted with hydrogen to form a hydride state, but in another embodiment, only Zr, which occupies the largest proportion among the components of the getter, is reacted with hydrogen to form a hydride state. It can also be configured as. In this case, the overall composition and proportions of the getter
Zr 수소화물 금속분말, V-Al 금속간 화합물 분말, 그리고 Fe 금속분말을 70 : 23 : 7의 무게 중량비로 혼합하고 가압성형하여 제조할 수도 있다.Zr hydride metal powder, V-Al intermetallic compound powder, and Fe metal powder may be prepared by mixing and pressing under a weight ratio of 70: 23: 7.
또한, 상기에 있어서는 게터를 구성함에 있어 혼합물상태의 수소화물만을 설명하였으나, 합금상태의 수소화물이나 화합물상태의 수소화물로도 구성할 수가 있는 것이다. 또한 게터를 구성함에 있어 상기 Zr, V, Al, Co, Fe 5성분계내에서 혼합물로 구성할 수도 있으며, 합금 및 화합물상태의 수소화물로 구성할 수도 있는 것이다. 또한 5성분계내에서 이루어진 일부(Zr,V,Al,Co,Fe 중 1∼4성분)의 수소화물과 나머지 금속성분의 혼합물로 구성할 수도 있다. 또한 Zr,V,Al,Co 4성분계내에서 이루어진 혼합물 또는 합금 및 화합물의 수소화물에 강도강화용 첨가제로 사용되는 금속분말에는 Al 이외에도 Ni,Cu,Fe,Co를 첨가하여 가압 성형시킬수도 있다.In the above description, only the hydride in the mixed state was explained in the construction of the getter, but the hydride in the alloy state or the hydride in the compound state can also be constituted. In addition, the getter may be composed of a mixture in the Zr, V, Al, Co, Fe five-component system, or may be composed of an alloy and a compound of a hydride. It may also be composed of a mixture of a part of hydride (one to four components of Zr, V, Al, Co, Fe) and the remaining metal components formed in the five component system. In addition to Al, Ni, Cu, Fe and Co may be added to a metal powder used as an additive for strengthening strength in a mixture or an alloy and a hydride of a compound formed in a four-component Zr, V, Al, Co system.
이와 같이 본 발명의 기술핵심은 게터를 구성하는 금속성분으로 Zr,V,Al,Co,Fe의 5성분을 사용하였으며, 이 5성분계내에서 서로 혼합, 합금, 화합물상태의 수소화물 상태로 만든다는 것으로, 수소를 포함한 모든 불필요한 가스를 통상적인 화학적 반응(발열반응 발생시)에 의해 흡수토록 하되, 수소의 경우는 포화가 되면 화학적 반응(흡열반응 발생시)에 의하여 다시 방출토록 한 것으로, 방출된 순수한 수소는 흡수시의 수소 보다 자연적으로 고순도가 됨으로 인하여 아주 고순도의 수소를 정제할 수 있도록 한 것이다.As described above, the technical core of the present invention uses five components of Zr, V, Al, Co, and Fe as metal components constituting the getter. In case of hydrogen, all unnecessary gases including hydrogen are absorbed by normal chemical reaction (exothermic reaction occurs), but when hydrogen is saturated, it is released again by chemical reaction (exothermic reaction occurs). It is to be able to purify the hydrogen of very high purity because it is naturally higher purity than hydrogen at the time of absorption.
본 발명은 일반 수소가스를 화학적(화학반응에 의해)으로 정제해서 초고순도로 만들수 있는 게터(Getter)에 관한 것으로, 본 발명의 가장 큰 특징은 게터와 수소의 가역반응을 이용한 것으로 불순물을 함유한 수소를 정제함에 있어 통상의 게터처럼 화학적 반응(발열반응 반응시)에 의하여 불순물 뿐만 아니라 수소자체도 일단은 게터내로 흡수한 후, 이후 화학적 반응(흡열반응 발생시)에 의하여 순수한 수소만을 방출하도록 한 것이며, 가역반응이 쉽게 일어나도록, 즉 포화가 쉽게 되도록 게터 제조과정중에 수소와 먼저 반응시켜 수소화물 상태의 게터를 제조토록 한 것이다.The present invention relates to a getter which can make general hydrogen gas chemically (by a chemical reaction) to make ultra high purity. The biggest feature of the present invention is the use of a reversible reaction of a getter and hydrogen. In purifying hydrogen, it absorbs not only impurities but also water bodies into getters by chemical reaction (exothermic reaction) and then releases pure hydrogen only by chemical reaction (exothermic reaction occurs). In order to make the reversible reaction easily occur, that is, the saturation is easy, the getter is prepared by first reacting with hydrogen during the getter manufacturing process.
종래에도 가스를 정제하는 게터는 많이 있었다. 즉 불순물이 섞여있는 Ar이나 He과 같은 가스를 정제함에 있어서는, 불순물 성분이 섞여있는 상기 가스를 게터가 삽치된 용기에 흘려 보낼경우, 불순물 성분에 해당하는 산소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 이산화탄소, 수분등은 게터가 흡수하고, 흡수하지 못하는 Ar, He의 불활성가스(inert gas)를 방출함으로서 순수한 Ar, He 가스등을 얻을 수 있었다. 그러나 수소인 경우에는 수소에 섞여있는 불순물 성분뿐만 아니라 수소까지도 게터에 흡수되므로 수소는 정제할 수가 없었던 것이다.Conventionally, there have been many getters for purifying gas. In other words, in purifying a gas such as Ar or He containing impurities, when the gas containing impurities is flowed into a container in which the getter is inserted, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, and moisture corresponding to the impurities Etc., pure Ar, He gas, etc. could be obtained by releasing inert gas of Ar and He, which the getter absorbed and could not absorb. However, in the case of hydrogen, not only the impurity component mixed with hydrogen, but also hydrogen is absorbed by the getter, so the hydrogen could not be purified.
그러나 본 발명의 게터처럼 게터의 구성성분으로 Zr,V,Al,Co,Fe의 5성분의금속분말을 사용하고, 상기 5성분계내에서 이를 혼합, 합금, 화합물상태의 수소화물상태로 만들게 되면 수소속에 포함된 불순믈을 제거할수 있게 되어 순도가 월등한 순수한 수소로 정제 할 수 있게 되는 것이다.However, if the getter of the present invention uses a five-component metal powder of Zr, V, Al, Co, Fe as a constituent of the getter, and in the five-component system to form a mixed, alloy, compound hydride state, The impurities contained in the affiliation can be removed so that the purity can be purified with pure hydrogen.
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