JPS62191402A - 水素分離用素子 - Google Patents
水素分離用素子Info
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- JPS62191402A JPS62191402A JP61033494A JP3349486A JPS62191402A JP S62191402 A JPS62191402 A JP S62191402A JP 61033494 A JP61033494 A JP 61033494A JP 3349486 A JP3349486 A JP 3349486A JP S62191402 A JPS62191402 A JP S62191402A
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Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (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。
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〕
本発明は水素分離用素子に関するものであり、詳しくは
、金属材料よりなり新規な原理に基づく水素分離用素子
に関するものである。
、金属材料よりなり新規な原理に基づく水素分離用素子
に関するものである。
水素は、天然ガスやナフサのクランキング等で多量に製
造され、有機製造工業における還元剤を初めとして種々
の用途に供されている。従って、水素を他のガス成分か
ら分離する技術は極めて重要であり、水素分離用モジュ
ール内の分離膜、分離材料と呼ばれる分離素子は、斯る
分離技術の基本となるものである。
造され、有機製造工業における還元剤を初めとして種々
の用途に供されている。従って、水素を他のガス成分か
ら分離する技術は極めて重要であり、水素分離用モジュ
ール内の分離膜、分離材料と呼ばれる分離素子は、斯る
分離技術の基本となるものである。
従来、水素分離用素子としては高分子膜が知られている
。これは、水素分子が他のガス成分に比べて極めて小さ
いために高分子結晶格子間を容易かつ高速度で通過し得
るという性質を利用したものである。
。これは、水素分子が他のガス成分に比べて極めて小さ
いために高分子結晶格子間を容易かつ高速度で通過し得
るという性質を利用したものである。
本発明の目的は、従来の水素分離用素子とは全く異なる
新規な水素分離用素子を提供することにある。
新規な水素分離用素子を提供することにある。
しかして、斯る本発明の目的は、異種金属の薄膜積層体
であって、一方の金、）４は遷移金属又はＩＩＩｂ族金
属からなり、他方の金属は水素吸蔵性金属からなること
を特徴とする水素分離用素子によって達成される。
であって、一方の金、）４は遷移金属又はＩＩＩｂ族金
属からなり、他方の金属は水素吸蔵性金属からなること
を特徴とする水素分離用素子によって達成される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明の水素分離用素子は、異種金属の薄膜積層体より
なる。
なる。
ＴＩ 、 Ｆｅ、Ｃｏ、 Ｎｌ ％Ｃｕ、 Ｐｄ、
Ｍｏ、 Ｗ、 Ｎｂ。
Ｍｏ、 Ｗ、 Ｎｂ。
Ｚｒ、ＡＩ等が挙けられるが、銅、ニッケル又はアルミ
ニウムが好ましい。
ニウムが好ましい。
他方の金属は、水素吸蔵性金属、換言すれは、金属水素
化物を形成し得る金属ないしは合金であり、現在までに
発見されている各種の水素吸蔵性金属が使用できるが、
特には希土知−ニツケル合金は、ランタン、セリウム、
サマリウム等の希土類とニッケルの合金であり、／ ％
５０原子多程度の他の金属、例えば、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｃｕ 等を含有する合金でもよい。具体的
には、例えば、ＬａＮｉ５ 、 ＭＭ（Ｎｉ６．６ Ｃ
ｏ（１，、）２（Ｍはミツシュメタルを表わす）、 Ｃ＠ （Ｎ ｌ（１，７、Ｍｎｏ、３ ）４．５ 、
Ｓｍ （Ｎ １６．７ Ｆ １１６．３ ）６、ＳｍＣ
１１１５等が挙げられる。中でもＬ ａ−Ｎ ｉ系合金
、特にＬ ａＮ ｉ ５を薄膜として積層させるが、積
層方法としては、例えば、従来公知の薄膜形成法である
真空蒸着法、スパッタ法又はイオンビーム蒸着法等によ
るのが簡便である。これら方法によれば、両金属は容易
に原子的レベルの密着状態で積層される。
化物を形成し得る金属ないしは合金であり、現在までに
発見されている各種の水素吸蔵性金属が使用できるが、
特には希土知−ニツケル合金は、ランタン、セリウム、
サマリウム等の希土類とニッケルの合金であり、／ ％
５０原子多程度の他の金属、例えば、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｃｕ 等を含有する合金でもよい。具体的
には、例えば、ＬａＮｉ５ 、 ＭＭ（Ｎｉ６．６ Ｃ
ｏ（１，、）２（Ｍはミツシュメタルを表わす）、 Ｃ＠ （Ｎ ｌ（１，７、Ｍｎｏ、３ ）４．５ 、
Ｓｍ （Ｎ １６．７ Ｆ １１６．３ ）６、ＳｍＣ
１１１５等が挙げられる。中でもＬ ａ−Ｎ ｉ系合金
、特にＬ ａＮ ｉ ５を薄膜として積層させるが、積
層方法としては、例えば、従来公知の薄膜形成法である
真空蒸着法、スパッタ法又はイオンビーム蒸着法等によ
るのが簡便である。これら方法によれば、両金属は容易
に原子的レベルの密着状態で積層される。
上記各金属の薄膜の厚さは、通常、水素吸蔵性金属膜に
ついてはθ、／−！０μｍ、好ましくは、１０〜３０μ
ｍ、遷移金属又はＩＩＩｂ族全金属膜ついては、ｇｏ
５−ｔｏｏμｍ、好ましくは５０〜６０μｍ とされる
。
ついてはθ、／−！０μｍ、好ましくは、１０〜３０μ
ｍ、遷移金属又はＩＩＩｂ族全金属膜ついては、ｇｏ
５−ｔｏｏμｍ、好ましくは５０〜６０μｍ とされる
。
本発明の水素分離ｆ粧用累子は、実用的には、通常機械
的強度を考慮して多孔性基板上に載置して用いられ、該
多孔性基板としては特に制限はないが、通常ステンレス
焼結基板が使用される。
的強度を考慮して多孔性基板上に載置して用いられ、該
多孔性基板としては特に制限はないが、通常ステンレス
焼結基板が使用される。
多孔性基板上への載置の態様は、特に制限はないが通常
は遷移金属薄膜又はＩＩＩｂｂ金属薄膜が多孔性基板と
接する態様とされる。斯る態様において、遷移金属又は
ＩＩＩｂ族金属の薄膜は、前記した薄膜形成法の他、メ
ッキ法によって形成することも可能である。なお、遷移
金属としてニッケルを採用する場合、ステンレス焼結基
板上へのニッケル電気メッキは困雅であるので予め銅Ｈ
Ｗ％を施したのちニッケルメッキを行う。
は遷移金属薄膜又はＩＩＩｂｂ金属薄膜が多孔性基板と
接する態様とされる。斯る態様において、遷移金属又は
ＩＩＩｂ族金属の薄膜は、前記した薄膜形成法の他、メ
ッキ法によって形成することも可能である。なお、遷移
金属としてニッケルを採用する場合、ステンレス焼結基
板上へのニッケル電気メッキは困雅であるので予め銅Ｈ
Ｗ％を施したのちニッケルメッキを行う。
前記のようにして得られた本発明の水素分離用素子は、
一般に耐圧容器内にセットされ水素分離用モジュールと
して使用される。
一般に耐圧容器内にセットされ水素分離用モジュールと
して使用される。
モジュールとしては、任意の構造を適宜採用し得るが、
一般的には、例えば、ｉ／図に示した構造のモジュール
とされる。
一般的には、例えば、ｉ／図に示した構造のモジュール
とされる。
第１図に示すモジュールにおいては、ノ・ウジングｆｌ
）及び（２）によって耐圧容器が構成されている。両ハ
ウジングは螺合によって固定され、内部には、水素分離
用素子（５）が配置されている。
）及び（２）によって耐圧容器が構成されている。両ハ
ウジングは螺合によって固定され、内部には、水素分離
用素子（５）が配置されている。
水素分離用素子（５）は、各コーナに設けられたユコの
Ｏ−リング（６）を介しハウジング（２）によって押圧
されて気密化されている。ノーウジング（２）にはガス
導入口（３）が、ハウジング（１）にはガス導出口（４
）が設けられている。
Ｏ−リング（６）を介しハウジング（２）によって押圧
されて気密化されている。ノーウジング（２）にはガス
導入口（３）が、ハウジング（１）にはガス導出口（４
）が設けられている。
しかして、本発明の水素分離用素子においては、水素吸
蔵性金属薄膜側に分離すべき混合ガスを導入することが
必要であシ、従って、第１図に示すモジュールにおいて
は、分離用素子（５）の構成は、左側から順次、希土類
−Ｎｉ合金／Ｎｌ ／ Ｃｕ ／ステンレス焼結基板と
なっている（第１図では、これらの各要素は省略した）
。
蔵性金属薄膜側に分離すべき混合ガスを導入することが
必要であシ、従って、第１図に示すモジュールにおいて
は、分離用素子（５）の構成は、左側から順次、希土類
−Ｎｉ合金／Ｎｌ ／ Ｃｕ ／ステンレス焼結基板と
なっている（第１図では、これらの各要素は省略した）
。
前記水素分離用モジュールの運転においては、混合ガス
の導入は加圧下に行われるが、操作圧力は、通常ｔ −
ｔ Ｏｋｐ ／ｃｒｉ ｃの範囲で十分てあリ、また、
操作温度は任意に選択し得る。
の導入は加圧下に行われるが、操作圧力は、通常ｔ −
ｔ Ｏｋｐ ／ｃｒｉ ｃの範囲で十分てあリ、また、
操作温度は任意に選択し得る。
しかして、本発明の水素分離用素子によって分離可能な
混合ガスは特に制限されるものではなく、不活性ガス、
窒素、メタン、エタン、プロパン等の炭化水素ガス等と
水素との混合ガスが挙げられるが、特には、炭化水素ガ
スとの分離に好適である。
混合ガスは特に制限されるものではなく、不活性ガス、
窒素、メタン、エタン、プロパン等の炭化水素ガス等と
水素との混合ガスが挙げられるが、特には、炭化水素ガ
スとの分離に好適である。
本発明の素子による水素分離機構は必ずしも明らかでは
ないが、次のように推定される。
ないが、次のように推定される。
すなわち、水素吸蔵性金属が触媒的に作用して水素分子
を原子状水素に解離せしめ、この水素が遷移金属又はＩ
ＩＩｂ族金属の格子内を容易に透過して他のガス成分と
分離されるものと推定される。また、このような分離機
構においては、不安定な原子状水素が再結合する前に遷
移金属又はＩＩＩｂ族金属の格子内に導入される必要が
あるが、本発明素子においては、両金属の薄膜を積層体
として両者を密着させているので、解離生成した原子状
水素は、再結合することなく遷移金属の格子内圧導入さ
れる。
を原子状水素に解離せしめ、この水素が遷移金属又はＩ
ＩＩｂ族金属の格子内を容易に透過して他のガス成分と
分離されるものと推定される。また、このような分離機
構においては、不安定な原子状水素が再結合する前に遷
移金属又はＩＩＩｂ族金属の格子内に導入される必要が
あるが、本発明素子においては、両金属の薄膜を積層体
として両者を密着させているので、解離生成した原子状
水素は、再結合することなく遷移金属の格子内圧導入さ
れる。
以下、本発明を実施例に従って更に詳細に説明する。
実施例１
（１）水素分離用素子の作成
ステンレス焼結基板（直径５■、厚さ３情。
細孔サイズθ、ｊＩｉｍ） に真空蒸着法（タングス
テンヒーターによる熱蒸着）により厚さ０．２μｍ の
銅の薄膜を形成させた。さらにこれを６Ｑ℃に保たれた
ジュールニッケル液（硫酸ニッケル、塩化ニッケル及び
ホウ酸よ後に／ ＯＡ ／ ｄｍ’ ３０分間に制御し
てニッケルメッキを行ない、厚さ５０μｍ のニッケル
薄膜を形成した。このニッケル薄膜上に、特開昭！ｒｇ
−：１７ｑり６号公報にて詳述されているフラッシュ蒸
着法によｆ） ＬａＮ１６のθ、Ｑ１１ｍの薄膜を形成
させて水素分離用素子を作成した。
テンヒーターによる熱蒸着）により厚さ０．２μｍ の
銅の薄膜を形成させた。さらにこれを６Ｑ℃に保たれた
ジュールニッケル液（硫酸ニッケル、塩化ニッケル及び
ホウ酸よ後に／ ＯＡ ／ ｄｍ’ ３０分間に制御し
てニッケルメッキを行ない、厚さ５０μｍ のニッケル
薄膜を形成した。このニッケル薄膜上に、特開昭！ｒｇ
−：１７ｑり６号公報にて詳述されているフラッシュ蒸
着法によｆ） ＬａＮ１６のθ、Ｑ１１ｍの薄膜を形成
させて水素分離用素子を作成した。
（２）水素の分離
上記の水素分離用素子を第７図の如くモジュールとした
。該モジュールを９５℃に保ち、水素とプロパンの混合
ガス（水素ガス濃度ｇｏｄ”）を約９ ｋｐ ／ ｃＩ
Ｉｔの圧力で導入し、ＩＯ時間後素子を通過したガスを
質］着分析計で測定したところ水素ガス濃度はｇｑ、ｉ
％であった。
。該モジュールを９５℃に保ち、水素とプロパンの混合
ガス（水素ガス濃度ｇｏｄ”）を約９ ｋｐ ／ ｃＩ
Ｉｔの圧力で導入し、ＩＯ時間後素子を通過したガスを
質］着分析計で測定したところ水素ガス濃度はｇｑ、ｉ
％であった。
実施例コ
（１）水素分離用素子の作成
ステンレス焼結基板（直径５間、厚さ３ｒｍ、細孔サイ
ズ０．５μｍ）上でアルミニウムを溶融させることによ
シ厚さ３０μｍ の膜を形成させた。このアルミニウム
膜上に実施例１と同様のフラッシュ蒸着法により、Ｌ
ａ Ｎ ｉ ６の０１９μｍ の薄膜を形成させて水素
分離用素子を形成した。
ズ０．５μｍ）上でアルミニウムを溶融させることによ
シ厚さ３０μｍ の膜を形成させた。このアルミニウム
膜上に実施例１と同様のフラッシュ蒸着法により、Ｌ
ａ Ｎ ｉ ６の０１９μｍ の薄膜を形成させて水素
分離用素子を形成した。
（２）水素の分離
上記の水素分離用素子を第１図の如くモジ水素とプロパ
ンの混合ガス（水素ガス濃度ｇθ％）を約９ｋｐ／ｄの
圧力で導入し、ユ６０時間後素子を通過したガスを質量
分析計で測定したところ、水素ガスＪ！に度は９ ｇ、
３％であった。
ンの混合ガス（水素ガス濃度ｇθ％）を約９ｋｐ／ｄの
圧力で導入し、ユ６０時間後素子を通過したガスを質量
分析計で測定したところ、水素ガスＪ！に度は９ ｇ、
３％であった。
第１図は本発明に係る水素分離用素子のモジュールの１
例を示す説明図でちゃ、図中、（３）はガス導入口、（
４）はガス導出口、（５）は水素発鈴素子である。 出願人 三愛化成工業株式会社 代理人 弁理士 長谷用 − （ほか１名）
例を示す説明図でちゃ、図中、（３）はガス導入口、（
４）はガス導出口、（５）は水素発鈴素子である。 出願人 三愛化成工業株式会社 代理人 弁理士 長谷用 − （ほか１名）
Claims (3)
- （１）異種金属の薄膜積層体であつて、一方の金属は遷
移金属又はIIIｂ族金属からなり他方の金属は水素吸蔵
性金属からなることを特徴とする水素分離用素子。 - （２）薄膜積層体が真空蒸着法、スパッタ法又はイオン
ビーム蒸着法によつて得られたものであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の水素分離用素子。 - （３）遷移金属又はIIIｂ族金属が銅、ニッケル又はア
ルミニウムであり、水素吸蔵性金属が希土類−ニッケル
系合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項記載の水素分離用素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033494A JPS62191402A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 水素分離用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033494A JPS62191402A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 水素分離用素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62191402A true JPS62191402A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12388105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61033494A Pending JPS62191402A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 水素分離用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62191402A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02204302A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素ガス精製法 |
| WO1998058524A1 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-23 | Delta Theta Limited | Heating elements |
| WO2000077266A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Materiau en couches bloquant l'hydrogene |
| US6329076B1 (en) | 1999-07-16 | 2001-12-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrogen storage material and manufacturing method of the same |
| JP2010070818A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Tanaka Holdings Kk | 水素透過性能に優れたＰｄ−Ｃｕ系合金 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55130801A (en) * | 1979-02-15 | 1980-10-11 | Hill Eugene Farrell | Separation of hydrogen which use coating titaniummzirconium alloy |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61033494A patent/JPS62191402A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55130801A (en) * | 1979-02-15 | 1980-10-11 | Hill Eugene Farrell | Separation of hydrogen which use coating titaniummzirconium alloy |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02204302A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素ガス精製法 |
| WO1998058524A1 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-23 | Delta Theta Limited | Heating elements |
| WO2000077266A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Materiau en couches bloquant l'hydrogene |
| US6337146B1 (en) | 1999-06-11 | 2002-01-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrogen-occluding layered material |
| US6329076B1 (en) | 1999-07-16 | 2001-12-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrogen storage material and manufacturing method of the same |
| JP2010070818A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Tanaka Holdings Kk | 水素透過性能に優れたＰｄ−Ｃｕ系合金 |
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