JPS6036302A - 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 - Google Patents
水素を含む混合ガスから水素を分離する方法Info
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- JPS6036302A JPS6036302A JP58142820A JP14282083A JPS6036302A JP S6036302 A JPS6036302 A JP S6036302A JP 58142820 A JP58142820 A JP 58142820A JP 14282083 A JP14282083 A JP 14282083A JP S6036302 A JPS6036302 A JP S6036302A
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- hydrogen
- anode
- cathode
- ion exchange
- exchange resin
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気化学的手法を利用して水素を含む混合ガ
スから水素を分離する方法に関するものであり、その目
的とするところは、電気化学セルの作動電流Ｗ！ｌｆｆ
をより大きくして、水素の分離速度をより速くぜんとす
るにある。
スから水素を分離する方法に関するものであり、その目
的とするところは、電気化学セルの作動電流Ｗ！ｌｆｆ
をより大きくして、水素の分離速度をより速くぜんとす
るにある。
水素を含む混合ガスから水素を分離するという操作は化
学工業においては極めて重要であり、現在欠のような用
途を期待して開発あるいは実用化されている、 （１） ア゛７モニア合成のパージガスから）の水素の
回収。ｆ、 （２） 水素製造プラントのパージガス中にａすれろ水
素の回収、 （３） 石油脱硫に用いらｙｎｒニー廃ガス中の水素の
回収。
学工業においては極めて重要であり、現在欠のような用
途を期待して開発あるいは実用化されている、 （１） ア゛７モニア合成のパージガスから）の水素の
回収。ｆ、 （２） 水素製造プラントのパージガス中にａすれろ水
素の回収、 （３） 石油脱硫に用いらｙｎｒニー廃ガス中の水素の
回収。
こ１、らの水素の回収操作として、従来ポリジメチルシ
ロキサン共重合体膜などの高分子非多孔質膜による水素
の選択分離を利用する方法が実用化されている。しかし
この膜分離法によって分離される水素の純度は一般にそ
れほど蒔くないという欠点がみられる。
ロキサン共重合体膜などの高分子非多孔質膜による水素
の選択分離を利用する方法が実用化されている。しかし
この膜分離法によって分離される水素の純度は一般にそ
れほど蒔くないという欠点がみられる。
分離さｌ、ろ水素を高純度にする１こめには、まだ実用
化はされていないが、′電気化学的手法がすでに捏業さ
れている。つまり電気化学的手法では、陰極として燃料
電池のいわゆる水素礪といわれるガス拡散を甑を用い、
陰面として水電解に用いられるものと同様の電属を配し
、電解液とじて、硫酸、過塩素酸あるいは水酸化カリウ
ムの水浴液を用いて電気化学セルを構成し、陰極側に水
素を含む混合ガスを供給しつ一１陽・陰画極間に直流電
流を通すと陽極側で、 １（２−１−２ｏｉｒ −４２ＨｇＱ ＋ ２ｅ （７
Ｊｌ／カリ電解液）（１）あるいは、 Ｈ２→２［＋ ２６− （酸性電解液）（２）なる反応
により、水素の選択的電解酸化が起り、陰極側で、上述
の（１１式あるいは（２）式の逆方向の反応が起って、
純度の高い水素ガスが得られる。
化はされていないが、′電気化学的手法がすでに捏業さ
れている。つまり電気化学的手法では、陰極として燃料
電池のいわゆる水素礪といわれるガス拡散を甑を用い、
陰面として水電解に用いられるものと同様の電属を配し
、電解液とじて、硫酸、過塩素酸あるいは水酸化カリウ
ムの水浴液を用いて電気化学セルを構成し、陰極側に水
素を含む混合ガスを供給しつ一１陽・陰画極間に直流電
流を通すと陽極側で、 １（２−１−２ｏｉｒ −４２ＨｇＱ ＋ ２ｅ （７
Ｊｌ／カリ電解液）（１）あるいは、 Ｈ２→２［＋ ２６− （酸性電解液）（２）なる反応
により、水素の選択的電解酸化が起り、陰極側で、上述
の（１１式あるいは（２）式の逆方向の反応が起って、
純度の高い水素ガスが得られる。
この電気化学的手法が従来、゛イ実用化されていない理
由は、上述の如き水溶液電解液を用いる限り、作動電流
密度が高々１００〜２０．ＯｍＡ／ ｃｉであり、反応
速度が遅かつ１こＴこめである、 これに対し、近年開発さｆ′Ｌ１こパーフロロカーボン
の如き含フ・ノ、素高子をベースにし、これにスルフォ
ン酸慕の如きカチオン交換基を導入し１こイオン交換閏
脂膜を電解質とし、この膜に陰、陽１ｉＩｉｌ極をそれ
ぞれ一体接合しＴコ燃料電池の技術を応用すると、より
高い電流密度で作動し得る水素の電気化学的分離装置の
可能性が出てき１コ。
由は、上述の如き水溶液電解液を用いる限り、作動電流
密度が高々１００〜２０．ＯｍＡ／ ｃｉであり、反応
速度が遅かつ１こＴこめである、 これに対し、近年開発さｆ′Ｌ１こパーフロロカーボン
の如き含フ・ノ、素高子をベースにし、これにスルフォ
ン酸慕の如きカチオン交換基を導入し１こイオン交換閏
脂膜を電解質とし、この膜に陰、陽１ｉＩｉｌ極をそれ
ぞれ一体接合しＴコ燃料電池の技術を応用すると、より
高い電流密度で作動し得る水素の電気化学的分離装置の
可能性が出てき１コ。
しかしながら本発明者等は、種々実験をしてみ１こ結果
、このイオン交換［脂膜を用いる方法にはひとつの難点
があることを発見し１こ。つまり、イオン交換樹脂を中
いる電気化学的水素分離装置においては、陽極反応は上
述の（２）式のようになるが（２）式で生成する水素イ
オン（Ｈ＋）がＩｎ側から陰極側に移動する際、数モル
の水分子を随伴する１こめに１ｆｌｌとイオン交換樹脂
膜との界面で水が欠りし、その結県として連続的な大電
流密度での作動が困難になるという＄実を発見しγこ。
、このイオン交換［脂膜を用いる方法にはひとつの難点
があることを発見し１こ。つまり、イオン交換樹脂を中
いる電気化学的水素分離装置においては、陽極反応は上
述の（２）式のようになるが（２）式で生成する水素イ
オン（Ｈ＋）がＩｎ側から陰極側に移動する際、数モル
の水分子を随伴する１こめに１ｆｌｌとイオン交換樹脂
膜との界面で水が欠りし、その結県として連続的な大電
流密度での作動が困難になるという＄実を発見しγこ。
本発明は、か−る発見にもとづいてなされ１こものであ
り、陽極側に供給すべき水素を含む混合ガスを充分ｐ１
湿することによって、大ｗＬ流密度での作動を可能にし
γこものである。
り、陽極側に供給すべき水素を含む混合ガスを充分ｐ１
湿することによって、大ｗＬ流密度での作動を可能にし
γこものである。
以下、本発明の一実施例について詳述するう芙褌例
ｉｔ図は本発明の一実施例にかかる？［気化学的水素分
離装置の断面構造略図を示す。
離装置の断面構造略図を示す。
ｔｌｌｌ、ｔパーフロロカーボンをベースにし、スルフ
オソ酸基を導入１．て１なるイオン交換樹脂膜であり、
その片面に陽序（２）が、池面にＶＡ 仮ｔａ＋が一体
に接合さ第１．でいる。陽極（２）は白金からなり、無
電解メＩキ上により接合され、陰極（３）は白金ブラ・
ｌり ′ｆパ扮末とポリ４フツ化エチレンとの混合物１
〜からなり、ホｌドブレス法で接合されている。（４）
は陽（寅集電網、（５）は隘俣集電網、（６）は陽極端
子板。
オソ酸基を導入１．て１なるイオン交換樹脂膜であり、
その片面に陽序（２）が、池面にＶＡ 仮ｔａ＋が一体
に接合さ第１．でいる。陽極（２）は白金からなり、無
電解メＩキ上により接合され、陰極（３）は白金ブラ・
ｌり ′ｆパ扮末とポリ４フツ化エチレンとの混合物１
〜からなり、ホｌドブレス法で接合されている。（４）
は陽（寅集電網、（５）は隘俣集電網、（６）は陽極端
子板。
（７）は陰工端子板、（８）はセルフレームである。
水素と窒素との混合比がｌ：３の混合ガスは加湿ｐＩＩ
＋９＋では＼飽和になるまで加湿され、混合ガス入口（
１０）から供給される。陽憧（２）と陰極（３）との間
に１ば流電流を通電すると、陽極（２）で水素の選択イ
オン化反応が起ると同時に陰層（３）で水素が発生する
。この発生し１こ水素は水素導出口（１１）から導出さ
れる。一方、陽極（２）で水素が除去され１こ残りの残
余ガスは残余ガー導出口（１２）から導出される。
＋９＋では＼飽和になるまで加湿され、混合ガス入口（
１０）から供給される。陽憧（２）と陰極（３）との間
に１ば流電流を通電すると、陽極（２）で水素の選択イ
オン化反応が起ると同時に陰層（３）で水素が発生する
。この発生し１こ水素は水素導出口（１１）から導出さ
れる。一方、陽極（２）で水素が除去され１こ残りの残
余ガスは残余ガー導出口（１２）から導出される。
陰極から発生すると水素の純度は９９．９９％である。
欠に不発明の効果について説明する。
せず上述の実施例で得らｎ、 ｙ：電気化学的水素分離
装置の電流密度とセル電圧との関係が）と従来のように
特に加湿しない場合のそれ（Ｂｌとを比較すると、第２
図に示すようになる。
装置の電流密度とセル電圧との関係が）と従来のように
特に加湿しない場合のそれ（Ｂｌとを比較すると、第２
図に示すようになる。
つまり、本発明のように加湿によって初めて、１０００
〜１５００ｍＡ／ｄ といッ１コ大を流密間での作動が
可能になることがわかる。
〜１５００ｍＡ／ｄ といッ１コ大を流密間での作動が
可能になることがわかる。
水素を含む混合ガスを加湿することによって大電流密度
での作動、換言するとより効率的な水素の分離を可能と
するもので、その工業的価値％めて大である。
での作動、換言するとより効率的な水素の分離を可能と
するもので、その工業的価値％めて大である。
第１図は、本発明の一実施例にかかる電気化学的水素分
離装置の断面図、第２図は本発明の一実施例ＶＣかかる
電気化学的水素分離装置桃）と従来品（１１）との電流
ＷＩ度とセル電圧との関係の比較を示す図である、 ■・・・・・イオン交換ＪｈＲｉｌＲＬ、 ２・・・・
・陽 極。 ８・・・・・・陰極、４・・・・・・陰極集電網、５・
・・・・陰極集電網、 ６・・・・・・陽極端子板、７
・・・・・・陰甑端子板、 ８・・・・・・セルフレー
ム、 ９・・曲ｍ湿ｎ 。 １０・・・・混合ガス入口、１１・・−・・水素導出口
。 Ｉ２・・・・・・残余ガス導出口。
離装置の断面図、第２図は本発明の一実施例ＶＣかかる
電気化学的水素分離装置桃）と従来品（１１）との電流
ＷＩ度とセル電圧との関係の比較を示す図である、 ■・・・・・イオン交換ＪｈＲｉｌＲＬ、 ２・・・・
・陽 極。 ８・・・・・・陰極、４・・・・・・陰極集電網、５・
・・・・陰極集電網、 ６・・・・・・陽極端子板、７
・・・・・・陰甑端子板、 ８・・・・・・セルフレー
ム、 ９・・曲ｍ湿ｎ 。 １０・・・・混合ガス入口、１１・・−・・水素導出口
。 Ｉ２・・・・・・残余ガス導出口。
Claims (1)
- 含フッ素萬分子をペースにし、カチオン交換基を導入し
てなろ水素イオン移動型のイオン交換樹脂膜の片面に陰
極を、他面に陽極を一体に接合せしめてなる電気化学セ
ルの陽極側に水素を含む混合ガスを加湿し１こものを供
給し、陽（Ｍ Ｙ：＝ ＩＩ ｍとの間に直流電子を印
加することにより、陽極において水素をイオン化せしめ
ろと同時に陰頽において水素を発生せしめろことを特徴
とする水素を含む混合ガスから水素を分離する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142820A JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142820A JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036302A true JPS6036302A (ja) | 1985-02-25 |
| JPS6259184B2 JPS6259184B2 (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=15324382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58142820A Granted JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036302A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62166103U (ja) * | 1986-04-12 | 1987-10-22 | ||
| JPS6483501A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Shirakawa Seisakusho Kk | Hydrogen purifying device |
| JPH02102675A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Naka Tech Lab | 建物用脱出口 |
| JPH0349861U (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-15 | ||
| JP2004277275A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-10-07 | Toyota Motor Corp | 水素抽出装置 |
| JP2019526446A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-09-19 | スカイヤ インコーポレイテッドＳｋｙｒｅ，Ｉｎｃ． | 水素同位体を濃縮する為の装置及び方法 |
| US11649165B2 (en) | 2017-03-09 | 2023-05-16 | Sustainable Innovations, Inc. | In situ apparatus and method for providing deuterium oxide or tritium oxide in an industrial apparatus or method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013089221A1 (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素透過装置及び二酸化炭素輸送方法 |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP58142820A patent/JPS6036302A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62166103U (ja) * | 1986-04-12 | 1987-10-22 | ||
| JPS6483501A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Shirakawa Seisakusho Kk | Hydrogen purifying device |
| JPH02102675A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Naka Tech Lab | 建物用脱出口 |
| JPH0349861U (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-15 | ||
| JP2004277275A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-10-07 | Toyota Motor Corp | 水素抽出装置 |
| JP2019526446A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-09-19 | スカイヤ インコーポレイテッドＳｋｙｒｅ，Ｉｎｃ． | 水素同位体を濃縮する為の装置及び方法 |
| US12076691B2 (en) | 2016-09-09 | 2024-09-03 | Skyre Inc. | Apparatus and method for concentrating hydrogen isotopes |
| US11649165B2 (en) | 2017-03-09 | 2023-05-16 | Sustainable Innovations, Inc. | In situ apparatus and method for providing deuterium oxide or tritium oxide in an industrial apparatus or method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6259184B2 (ja) | 1987-12-09 |
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