JPH0779946B2 - ガス吸着・脱離制御方法 - Google Patents
ガス吸着・脱離制御方法Info
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- JPH0779946B2 JPH0779946B2 JP3262878A JP26287891A JPH0779946B2 JP H0779946 B2 JPH0779946 B2 JP H0779946B2 JP 3262878 A JP3262878 A JP 3262878A JP 26287891 A JP26287891 A JP 26287891A JP H0779946 B2 JPH0779946 B2 JP H0779946B2
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- Japan
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- adsorbed
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0454—Controlling adsorption
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
- B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
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Description
【0001】
【産業状の利用分野】本発明は、誘電損失を利用したガ
ス吸着・脱離制御方法に関し、詳しくは吸着法を用いた
ガス状成分の回収、濃縮、除去工程に係るものである。
ス吸着・脱離制御方法に関し、詳しくは吸着法を用いた
ガス状成分の回収、濃縮、除去工程に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のガス吸着は、活性炭、シリカゲ
ル、アルミナ、ゼオライト等の吸着剤とし、固定層、移
動層、流動層等の装置を用いて行われている。吸着操作
は比較的低温かつガス濃度の高いところで行い、脱離再
生操作は高音あるいはガス濃度の低いところで行われて
いる。このように従来のガス吸着・脱離技術は、本質的
には、吸着質に対する吸着剤の選定と、温度、圧力
の制御とに基づいている。
ル、アルミナ、ゼオライト等の吸着剤とし、固定層、移
動層、流動層等の装置を用いて行われている。吸着操作
は比較的低温かつガス濃度の高いところで行い、脱離再
生操作は高音あるいはガス濃度の低いところで行われて
いる。このように従来のガス吸着・脱離技術は、本質的
には、吸着質に対する吸着剤の選定と、温度、圧力
の制御とに基づいている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下のような問題点があった。すなわち、従
来技術では吸着質に対する吸着剤が選定されると、2成
分系以上の混合ガスの吸着において、操作中には温度、
圧力以外の吸着の選択性を変更することが出来ない。例
えば、フロンと水の共存する混合ガスをゼオライトに吸
着させる場合、温度と圧力(濃度)が決定するとそれぞ
れの吸着量が一義的に決まり変更することができない。
これは、混合ガスのうちの特定成分(例えばフロン)の
除去を目的とする場合にその吸着効率が限定されるため
好ましくない。
来技術には以下のような問題点があった。すなわち、従
来技術では吸着質に対する吸着剤が選定されると、2成
分系以上の混合ガスの吸着において、操作中には温度、
圧力以外の吸着の選択性を変更することが出来ない。例
えば、フロンと水の共存する混合ガスをゼオライトに吸
着させる場合、温度と圧力(濃度)が決定するとそれぞ
れの吸着量が一義的に決まり変更することができない。
これは、混合ガスのうちの特定成分(例えばフロン)の
除去を目的とする場合にその吸着効率が限定されるため
好ましくない。
【0004】また、吸着剤がある吸着質単独に対して優
れた能力を有していても、共存する他の物質によって吸
着阻害を生じ、有効な利用が出来ないことがある。例え
ば、吸着剤としてゼオライトを用いた場合、低圧で活性
炭より多くフロンを吸着するが、ゼオライトは水の吸着
力が強いため、水が共存する系での低濃度フロンの吸着
効率が非常に低下する。
れた能力を有していても、共存する他の物質によって吸
着阻害を生じ、有効な利用が出来ないことがある。例え
ば、吸着剤としてゼオライトを用いた場合、低圧で活性
炭より多くフロンを吸着するが、ゼオライトは水の吸着
力が強いため、水が共存する系での低濃度フロンの吸着
効率が非常に低下する。
【0005】さらに、温度、圧力による制御は、吸着、
脱離の効果が遅いという欠点がある。すなわち、温度、
圧力による制御を行った場合、吸着、脱離に要する推進
力は直接吸着分子に伝わらず、吸着ガス、脱離ガス、吸
着筒、吸着剤を通じて吸着分子に伝わるため、吸着、脱
離に遅延が生じる。
脱離の効果が遅いという欠点がある。すなわち、温度、
圧力による制御を行った場合、吸着、脱離に要する推進
力は直接吸着分子に伝わらず、吸着ガス、脱離ガス、吸
着筒、吸着剤を通じて吸着分子に伝わるため、吸着、脱
離に遅延が生じる。
【0006】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、混合ガスのうちの特定成分の吸着
効率を増大させるとともにそれ以外の成分の吸着効率を
低減させる選択的吸着が可能なガス吸着制御方法を提供
することを目的とする。
みてなされたもので、混合ガスのうちの特定成分の吸着
効率を増大させるとともにそれ以外の成分の吸着効率を
低減させる選択的吸着が可能なガス吸着制御方法を提供
することを目的とする。
【0007】また、本発明は、吸着剤に吸着された2種
類以上のガス成分のうちの一方を選択的に脱離させるガ
ス脱離制御方法を提供することを目的とする。
類以上のガス成分のうちの一方を選択的に脱離させるガ
ス脱離制御方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決すべく本
発明者らは鋭意検討を重ねた結果、混合ガスの各成分間
の誘電率の違いに着目し、マイクロ波照射あるいは高周
波電圧印加を行いながら各成分の吸着、脱離の状況の変
化を調べた結果、マイクロ波照射あるいは高周波電圧印
加をしない場合と比べ、吸着に関しては誘電損失係数の
大きな成分の吸着が抑制され、結果として誘電損失係数
の小さな成分の吸着が促進されること、及び脱離に関し
ては誘電損失係数の大きな成分が選択的に脱離されるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。
発明者らは鋭意検討を重ねた結果、混合ガスの各成分間
の誘電率の違いに着目し、マイクロ波照射あるいは高周
波電圧印加を行いながら各成分の吸着、脱離の状況の変
化を調べた結果、マイクロ波照射あるいは高周波電圧印
加をしない場合と比べ、吸着に関しては誘電損失係数の
大きな成分の吸着が抑制され、結果として誘電損失係数
の小さな成分の吸着が促進されること、及び脱離に関し
ては誘電損失係数の大きな成分が選択的に脱離されるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明によれば、2種類以上の
混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
い、誘電損失係数の大きな成分の吸着を抑制することに
より、誘電損失係数の小さな成分を選択的に吸着させる
ことを特徴とするガス吸着制御方法が提供される。ま
た、本発明によれば、吸着剤に吸着された2種類以上の
混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
い、誘電損失係数の大きな成分の吸着分子を直接励起し
て当該成分を脱離させることを特徴とするガス脱離制御
方法が提供される。
混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
い、誘電損失係数の大きな成分の吸着を抑制することに
より、誘電損失係数の小さな成分を選択的に吸着させる
ことを特徴とするガス吸着制御方法が提供される。ま
た、本発明によれば、吸着剤に吸着された2種類以上の
混合ガスに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行
い、誘電損失係数の大きな成分の吸着分子を直接励起し
て当該成分を脱離させることを特徴とするガス脱離制御
方法が提供される。
【0010】誘電体(吸着分子)がマイクロ波が照射さ
れた雰囲気中あるいは高周波電圧が印加された雰囲気中
におかれると、摩擦損失が生じ次の次式1にしたがって
発熱する。
れた雰囲気中あるいは高周波電圧が印加された雰囲気中
におかれると、摩擦損失が生じ次の次式1にしたがって
発熱する。
【数1】P=0.556 × 10-10・f・E2・ε・tan δ 上記の式において、Pは単位体積当りの吸収エネルギ
ー、fはマイクロ波あるいは高周波の周波数、Eは電界
の強さ、εは比誘電率、tan δは誘電体損失角である。
ε・tan δを誘電損失係数と呼ぶ。
ー、fはマイクロ波あるいは高周波の周波数、Eは電界
の強さ、εは比誘電率、tan δは誘電体損失角である。
ε・tan δを誘電損失係数と呼ぶ。
【0011】本発明は、マイクロ波照射あるいは高周波
電圧印加によって、吸着分子に直接エネルギーを作用さ
せ、上記の関係から誘電損失係数の大きな分子を励起さ
せ、その分子の吸着を抑制することにより誘電損失係数
の小さな分子を選択的に吸着させるものである。また、
吸収剤に吸着した吸着分子を直接励起させ、誘電損失係
数の大きな分子を選択的に脱離させるものである。
電圧印加によって、吸着分子に直接エネルギーを作用さ
せ、上記の関係から誘電損失係数の大きな分子を励起さ
せ、その分子の吸着を抑制することにより誘電損失係数
の小さな分子を選択的に吸着させるものである。また、
吸収剤に吸着した吸着分子を直接励起させ、誘電損失係
数の大きな分子を選択的に脱離させるものである。
【0012】本発明は吸着対象あるいは脱離対象とする
混合ガス中の各成分間に誘電損失係数の差があれば適用
可能であるが、その差が50倍以上のときに特に有効で
ある。また、照射あるいは印加するマイクロ波、高周波
の周波数1MHz〜25GHzが好ましく、5MHz〜
5GHzがより好ましい。印加周波数の決定は半減深度
(電波浸透性の尺度)と誘電損失係数を基に行うことが
出来る。
混合ガス中の各成分間に誘電損失係数の差があれば適用
可能であるが、その差が50倍以上のときに特に有効で
ある。また、照射あるいは印加するマイクロ波、高周波
の周波数1MHz〜25GHzが好ましく、5MHz〜
5GHzがより好ましい。印加周波数の決定は半減深度
(電波浸透性の尺度)と誘電損失係数を基に行うことが
出来る。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1は本発
明の実施例において使用する装置の概念図である。図中
1は市販の電子レンジを利用したマイクロ波照射ボック
ス(2.45GHz,500W)、2は石英製吸着管、
3は吸着剤でNaYゼオライトを使用している。4は吸
着管2を取り囲む冷却筒であり、この冷却筒4内には吸
着剤3の温度を一定に保つために冷媒(誘電損失係数の
小さな液体)を流してある。5、6はそれぞれ吸着ガス
の入口及び出口である。
明の実施例において使用する装置の概念図である。図中
1は市販の電子レンジを利用したマイクロ波照射ボック
ス(2.45GHz,500W)、2は石英製吸着管、
3は吸着剤でNaYゼオライトを使用している。4は吸
着管2を取り囲む冷却筒であり、この冷却筒4内には吸
着剤3の温度を一定に保つために冷媒(誘電損失係数の
小さな液体)を流してある。5、6はそれぞれ吸着ガス
の入口及び出口である。
【0014】上記構成の装置を用い、マイクロ波を照射
しながらフロン−CFC113(1060ppm)と水
(0.86%)の混合ガスを500cc/minで流通
させ、該混合ガスの吸着を25℃で行った。続いてこれ
により吸着したCFC113を500cc/minのN
2ガスを流通させながら5℃/minの速度で120℃
まで昇温条件のもとで脱離させた。その結果を図2のA
として示す。また、比較のために、上記構成の装置を用
い、マイクロ波を照射しないで上記と同じ混合ガスの吸
着を25℃で行った後、吸着したCFC113を同様の
条件で脱離させた。その結果を図2のBとして示す。A
及びBのいずれかにおいても、横軸は流出時間(分)、
縦軸は吸着管の入口ガス濃度(1060ppm)を1と
したときの出口ガス濃度である。図2より、Bのマイク
ロ波を照射しないときは水分の影響でCFC113が殆
ど吸着していないことが分かり、Aのマイクロ波を照射
したときはCFC113の大きな脱離ピークからCFC
113の吸着が大きく促進されていることが分かる。
しながらフロン−CFC113(1060ppm)と水
(0.86%)の混合ガスを500cc/minで流通
させ、該混合ガスの吸着を25℃で行った。続いてこれ
により吸着したCFC113を500cc/minのN
2ガスを流通させながら5℃/minの速度で120℃
まで昇温条件のもとで脱離させた。その結果を図2のA
として示す。また、比較のために、上記構成の装置を用
い、マイクロ波を照射しないで上記と同じ混合ガスの吸
着を25℃で行った後、吸着したCFC113を同様の
条件で脱離させた。その結果を図2のBとして示す。A
及びBのいずれかにおいても、横軸は流出時間(分)、
縦軸は吸着管の入口ガス濃度(1060ppm)を1と
したときの出口ガス濃度である。図2より、Bのマイク
ロ波を照射しないときは水分の影響でCFC113が殆
ど吸着していないことが分かり、Aのマイクロ波を照射
したときはCFC113の大きな脱離ピークからCFC
113の吸着が大きく促進されていることが分かる。
【0015】また、図1の装置を用い、50℃でCFC
113(1060ppm)と水(0.86%)の混合ガ
スを500cc/minで流通させて混合ガスの吸着を
行い、破過に達した後、さらに混合ガスを流通させなが
ら、マイクロ波を照射を行った。その結果を図3に示
す。図中CがCFC113の出口ガス濃度(最大値が1
となっている)、Dが水の出次ガス濃度(最大値が1と
なっている)である。また、s,s’はマイクロ波照射
開始時点を示し、e,e’はマイクロ波照射停止時点を
示す。横軸は経過時間(分)である。マイクロ波を照射
すると水の出口ガス濃度は上昇している。この時、CF
C113の出口ガス濃度は減少している。マイクロ波の
照射を停止した直後付近はCFC113の出口濃度が減
少している。このことから、マイクロ波を照射により、
水の脱離が大きくなり、CFC113の吸着が促進され
ていることが分かる。
113(1060ppm)と水(0.86%)の混合ガ
スを500cc/minで流通させて混合ガスの吸着を
行い、破過に達した後、さらに混合ガスを流通させなが
ら、マイクロ波を照射を行った。その結果を図3に示
す。図中CがCFC113の出口ガス濃度(最大値が1
となっている)、Dが水の出次ガス濃度(最大値が1と
なっている)である。また、s,s’はマイクロ波照射
開始時点を示し、e,e’はマイクロ波照射停止時点を
示す。横軸は経過時間(分)である。マイクロ波を照射
すると水の出口ガス濃度は上昇している。この時、CF
C113の出口ガス濃度は減少している。マイクロ波の
照射を停止した直後付近はCFC113の出口濃度が減
少している。このことから、マイクロ波を照射により、
水の脱離が大きくなり、CFC113の吸着が促進され
ていることが分かる。
【0016】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ていることから、以下に記載されるような効果を奏す
る。 混合ガスのうちの特定成分の吸着効率を増大させると
ともにそれ以外の成分の吸着効率を低減させた選択的吸
着が可能となる。したがって、特定成分の回収を目的と
する場合に他の成分による吸着阻害が防止できる。この
ため、吸湿性が強かったゼオライト等を空気中の排ガス
処理等に使用出来る等、従来前処理工程を必要としてい
た系において前処理工程を不要とすることが出来る。 吸着剤に吸収されている2種類以上のガスのうち特定
の成分のみを選択的に脱離させることが可能となる。 吸着分子に直接吸着に要する推進力が伝わるので吸
着、脱離の効果が速い。 従来の吸着は、温度、圧力によってのみ制御されてい
たため、バルブの開閉など物理的操作を必要としていた
が、本発明によれば、電気的制御が可能となり、微妙な
操作が出来、操作性が向上する。
ていることから、以下に記載されるような効果を奏す
る。 混合ガスのうちの特定成分の吸着効率を増大させると
ともにそれ以外の成分の吸着効率を低減させた選択的吸
着が可能となる。したがって、特定成分の回収を目的と
する場合に他の成分による吸着阻害が防止できる。この
ため、吸湿性が強かったゼオライト等を空気中の排ガス
処理等に使用出来る等、従来前処理工程を必要としてい
た系において前処理工程を不要とすることが出来る。 吸着剤に吸収されている2種類以上のガスのうち特定
の成分のみを選択的に脱離させることが可能となる。 吸着分子に直接吸着に要する推進力が伝わるので吸
着、脱離の効果が速い。 従来の吸着は、温度、圧力によってのみ制御されてい
たため、バルブの開閉など物理的操作を必要としていた
が、本発明によれば、電気的制御が可能となり、微妙な
操作が出来、操作性が向上する。
【図1】実施例に用いた装置の要部の概略図である。
【図2】本発明による選択的吸着の効果を示す図であ
る。
る。
【図3】本発明による選択的脱離の効果を示す図であ
る。
る。
1 マイクロ波照射ボックス 2 吸着管 3 吸着剤 4 冷却筒 5 吸着ガス入口 6 吸着ガス出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相沢 玲司 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 公害資源研究所内 (72)発明者 肥沼 豊 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 公害資源研究所内 (72)発明者 大内 日出夫 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 公害資源研究所内 (56)参考文献 特開 平1−231919(JP,A) 特開 昭49−27484(JP,A) 特開 昭56−78614(JP,A) 特開 昭59−196716(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 2種類以上の混合ガスに対しマイクロ波
照射又は高周波電圧印加を行い、誘電損失係数の大きな
成分の吸着を抑制することにより、誘電損失係数の小さ
な成分を選択的に吸着させることを特徴とするガス吸着
制御方法。 - 【請求項2】 吸着剤に吸着された2種類以上の混合ガ
スに対しマイクロ波照射又は高周波電圧印加を行い、誘
電損失係数の大きな成分の吸着分子を直接励起して当該
成分を脱離させることを特徴とするガス脱離制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262878A JPH0779946B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガス吸着・脱離制御方法 |
| US07/942,391 US5282886A (en) | 1991-09-13 | 1992-09-09 | Gas adsorption and desorption method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262878A JPH0779946B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガス吸着・脱離制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568845A JPH0568845A (ja) | 1993-03-23 |
| JPH0779946B2 true JPH0779946B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=17381890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262878A Expired - Lifetime JPH0779946B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | ガス吸着・脱離制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5282886A (ja) |
| JP (1) | JPH0779946B2 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5509956A (en) * | 1994-07-08 | 1996-04-23 | Horizon Holdings, Inc. | Regenerative apparatus for recovery of volatiles |
| US5505908A (en) * | 1994-09-01 | 1996-04-09 | Halozone Technologies, Inc. | Recycling and recovery of methyl bromide fumigant |
| FR2739576B1 (fr) * | 1995-10-09 | 1997-12-12 | Electricite De France | Reacteur catalytique en phase gazeuse |
| US5972077A (en) * | 1996-02-15 | 1999-10-26 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Gas separation device based on electrical swing adsorption |
| USRE38493E1 (en) | 1996-04-24 | 2004-04-13 | Questair Technologies Inc. | Flow regulated pressure swing adsorption system |
| DE19727376C2 (de) * | 1997-06-27 | 2002-07-18 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Adsorption von organischen Stoffen in der Luft |
| DE19730292C1 (de) * | 1997-07-15 | 1999-03-11 | Daimler Benz Ag | Anlage zur Entfernung gasförmiger organischer Stoffe aus der Luft |
| US6921597B2 (en) * | 1998-09-14 | 2005-07-26 | Questair Technologies Inc. | Electrical current generation system |
| US6462250B1 (en) | 1999-06-22 | 2002-10-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for decomposing halogenated aliphatic hydrocarbon compounds having adsorption process and apparatus for decomposition having adsorption means |
| CA2425975A1 (en) * | 2000-10-19 | 2002-05-02 | American Purification, Inc. | Apparatus and method for removing and fractionating sorbates from sorbents |
| WO2002035623A2 (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Questair Technologies Inc. | Systems and processes for providing hydrogen to fuel cells |
| CA2325072A1 (en) * | 2000-10-30 | 2002-04-30 | Questair Technologies Inc. | Gas separation for molten carbonate fuel cell |
| US7097925B2 (en) * | 2000-10-30 | 2006-08-29 | Questair Technologies Inc. | High temperature fuel cell power plant |
| AU2002215752A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-18 | Denis Connor | Methods and apparatuses for gas separation by pressure swing adsorption with partial gas product feed to fuel cell power source |
| CA2329475A1 (en) | 2000-12-11 | 2002-06-11 | Andrea Gibbs | Fast cycle psa with adsorbents sensitive to atmospheric humidity |
| JP2006505095A (ja) * | 2002-03-14 | 2006-02-09 | クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池用の水素リサイクル |
| CN100493670C (zh) * | 2002-03-14 | 2009-06-03 | 探索空气技术公司 | 结合压力波动和置换净化进行气体分离的设备和系统 |
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