JPH02204302A - 水素ガス精製法 - 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〕 不発明は水素ガスの精製法に関し、特に不純ガス含有水
素ガスから精製水素ガスを連続的に得る方法に関し、不
純ガスがヘリウムのよ５を有価ガスでめる場合にはその
よ５な有価ガスの回収も兼ねた精製水素ガスの製造性に
関する。

〔従来の技術〕

水素吸蔵合金による水素の１１１！！！！！は１合金の
選択的かつ可逆的水素吸蔵性を利用したもので。

不純ガス成分を含む水素ガスを加圧下（または冷却下）
において合金と接触させ、水素のみを合金に吸賦し、合
金のまわりの空間部に不純ガス成分を滞留させることに
より不純ガス成分を濃縮後、先ず不純ガス成分ｔ−減圧
して系外に取出し、続いて合金中に吸蔵している水素の
みを減圧下（ま九は加熱下）において、放出し、超高純
度の水Ｘを得ている。

この方法の場合、合金は熱交換機能を有し次容器に収納
され、ガスの吸蔵、不純成分の分離、精製ガスの放出と
ともに合金の冷却、加熱を繰返す不連続操作となる。

従って、従来の水素吸蔵合金による水素ガスｎ製装置ｆ
は合金及び容器並びに水素ガス、不純ガス、　１ｆＩｌ
ｌ！ガス、Ｉ？却媒体、加熱媒体等の配管ラインの複数
化、さらには切換パルプの設置、切換シーケンスサイク
ルタイムなどの制御機構の設置等複雑な装置となり高価
なものとなる。

更に合金もこうした不連続操作のため多電に必要である
。

〔発明が解決しようとする線層〕

不発Ｅ！Ａは上記した技術水準に鑑み、不連続操作を余
儀なくされる水素吸蔵合金による水素ガスＮ製装置にお
けるような不具合のない水素吸蔵合金を使用した連続的
に操作できる水素ガス精製法を提供しようとするもので
ある。また、精製水素ガスを得ると同時に、原料水素ガ
ス中の有価成分（例えばヘリウム）ｔ−回収し得る方法
を提供しよつとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は水素吸蔵合金と水素の吸蔵過程は。

（＋１水素の合金表面への吸漕、（２ン水素の原子化。

（３）合金内部への拡散（金属格子円移動）であフ、吸
蔵時には発熱に伴なつことから、吸蔵のドライビングフ
ォースは系の加圧と冷却であり、−方、合金と水素の離
脱は吸蔵の逆過程となり、ドライビングフォースは系の
減圧と加熱であるとの知見に基づいて本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は水素吸蔵合金薄膜の一方に相対的に
高圧の原料水素ガスを供給し、他方より相対的に低圧の
ｙｌ′ＩＩ製水素ガスを得ることを特徴とする水素ガス
′ｎ！製法である。

本発明は上記構成を採るものでるるか、水素吸蔵合金薄
膜としては、その厚さｔｌ−２０μ〜３■厚さにするこ
とが好ましく、水素吸蔵合金薄膜を種々の形状（管、平
板またはその他の形状）で使用する場合には、目的形状
の多孔質体材料に水素吸蔵合金を担持してもよいし、目
的形状に水素吸蔵合金自体を成形してもよい。

〔作　用コ 相対的に高圧下の水素吸蔵合金薄膜の一方の表面で、前
述の吸蔵過程を行ない、他方の相対的に低圧の側で離脱
過程を行なえば、水素！ｆＩ表が連続的に行なうことが
できる。この具体的な態様を第１図によって詳述する。

第１図におｈて、水素吸蔵合金薄膜１の一方の側に不純
ガスを含む水素ガス２を加圧下に送入すると、水素ガス
２は該薄膜２Ｋａ：）ｆＬ、該薄膜１内部を原子化水素
３となって４で示す拡散方向に拡散し、￥Ｉｉ膜１の他
方の側に達する。

他方の側は減圧下で水素を離脱し、高純度水素ガス５を
得る。なお、図中、６は熱移動方向を示す矢印である。

なお、不純ガスは加圧側にて濃縮されていくことになり
、適当な方法で抜出す。

この時吸蔵（加圧）側では発熱、離脱（減圧）側では吸
熱を伴なうが、薄膜であるため、相互に熱交換し、系外
からの熱の授受は必要ない。

従って、本発明の原理を利用すれば逐Ｗｃ操作で。

シンプルな水素分離機能を有する装置を作ることができ
、また合金の童も少なくてよい。

このような水素吸蔵合金薄膜の水素分離機能を多段に設
ければ、不純ガスの濃縮度は増し。

水素ガス中からの不純ガスの取出しも可能である。即ち
、水素ガス中の微量特定成分ガス（例えばヘリウム）の
濃縮分離もできる。

〔実施例１〕 以下、本発明の一例を、第２図に示した装置によって更
に具体的に説明する。

Ｑ、０２〜３冑（こ＼ではα０５鱈）のランタンニッケ
ル系合金よりなる水素吸蔵合金薄膜を、径５〜２０鵡（
こ＼では８鵡）、肉厚α１〜３■（こ＼では１．５　ｍ
　）の円筒状磁性管の外面に形成した水素吸蔵合金ｉｖ
膜Ｉｆ６によって、多管式水素分離容器ｆ！：製作し九
。この容器は例えば、多管式熱交換器のよりに胴１Ｉ１
２と管ｉ１４！１１の室が、管６によって仕切られてい
る。

Ｖｌｌ＃を端３よシネ純ガスを含む水素を圧入すると、
管６を通過する間に水素は胴側２に移り、超高純度水素
として４より取出され、管６内で濃縮された不純物は、
管側の他端５より取出される。

例えば、水素貯蔵合金薄膜１　ｍ”当り、原料ガスとし
て、純度９９．９９　％の工業用水素（酸素：（ＬＯＯ
２％、窒素：（ＬＱＣＩ６１−酸化炭素αＯＯｆ　ｌ　
メタン：ａｏｏｔチ、残；水素ンを、圧力８　ｋｇ／ｃ
ａｔ”　Ｇ　、温度２０℃で２８　ｍ、’／ｈで供給す
ると、超高純度９９．９９９９９％の製品水素ガスが圧
力２　ｋｇ　／　ａｎ”　Ｇ　、温度２０℃の状態で取
出される。

この際の、回収ｔ　２　’　ｍ”／　ｈｓ回収率８６チ
である。

〔実施例２〕 次に、原料水素ガスからヘリウムを回収する方法の一実
施例を説明する。

第２図に示し九装置を多段に設置し、原料ガスとして、
水素９９．５％、ヘリウムＣＬ５％を含有する天然ガス
を圧力８に９７ａｎ”Ｇ、温度２０℃で供給したところ
、各段の装置から製品ヘリウムガスとして下記の純度の
ものが得られた。

１段目五６チ、２段目２Ｓ７Ｔｏ、５段目７１．０チ、
４段目９１３％ そして、全体としてヘリウム回収率は１００チであった
。

〔発明の効果〕

（１）　　本発明により従来バッチ式で複雑な装置であ
った水素吸蔵合金による水素分離操作が連続化でき、加
熱、冷却媒体も不要となるため、極めてシンプルな水素
分離方法が提供できる。

４図面の簡単なｉｔ＄２１ＪＡ 第１図は本発明における水素吸蔵合金薄膜における水素
の移動メカニズムを示す説明図、第２図は本発明方法を
実施する装置の一例を示す説明図でるる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素吸蔵合金薄膜の一方に相対的に高圧の原料水素ガス
   を供給し、他方より相対的に低圧の精製水素ガスを得る
   ことを特徴とする水素ガス精製法。