JPH0753563B2 - 高純度精製水素ガスの製造方法 - Google Patents
高純度精製水素ガスの製造方法Info
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- JPH0753563B2 JPH0753563B2 JP61017856A JP1785686A JPH0753563B2 JP H0753563 B2 JPH0753563 B2 JP H0753563B2 JP 61017856 A JP61017856 A JP 61017856A JP 1785686 A JP1785686 A JP 1785686A JP H0753563 B2 JPH0753563 B2 JP H0753563B2
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水素吸蔵合金を用いての高純度精製水素ガスの
製造方法に関する。
製造方法に関する。
（従来の技術） 現在水素吸蔵合金の特性である水素ガス選択吸収性を利
用した高純度水素ガス精製システムが開発されている、
従来の精製システムを第３図に示す。
用した高純度水素ガス精製システムが開発されている、
従来の精製システムを第３図に示す。
第３図においては、１は例えば、LaNi5のような水素吸
蔵合金２を収納した容器（以下、これを精製装置とい
う）、Ｖはバルブである。
蔵合金２を収納した容器（以下、これを精製装置とい
う）、Ｖはバルブである。
粗水素ガスはＶを介して、Ａで示すように高められた圧
力下で精製装置１中に供給され、水素吸蔵合金２に水素
ガスを吸蔵させる。精製装置１内には粗水素ガス中の不
純物ガスが水素吸蔵合金２に吸蔵されないまま濃縮され
て残つているので、バルブＶを操作して精製装置１内の
圧力を低めて先ずこの濃縮不純物ガスをＢで示すように
放出させる。すると精製装置１内の減圧した分は水素吸
蔵合金２から水素ガス平衡圧まで水素ガスが放出される
ため、精製装置１の不純物ガスの含有率が水素ガスによ
つて希釈されて低下することになる。このようなバルブ
Ｖの開閉操作による効果で順次精製装置１内の水素ガス
純度を上げて、最終的にバルブＶをＢ方向に開いて99.9
999％以上の純度をもつ水素ガスを得ている。｛柳原伸
行著、“機能材料"No.3（1983）10頁参照｝このような
操作では粗水素ガス中の水素ガスの歩留りは90％程度に
しかならない。この従来の精製システムはバルブ開閉法
と呼ばれている。
力下で精製装置１中に供給され、水素吸蔵合金２に水素
ガスを吸蔵させる。精製装置１内には粗水素ガス中の不
純物ガスが水素吸蔵合金２に吸蔵されないまま濃縮され
て残つているので、バルブＶを操作して精製装置１内の
圧力を低めて先ずこの濃縮不純物ガスをＢで示すように
放出させる。すると精製装置１内の減圧した分は水素吸
蔵合金２から水素ガス平衡圧まで水素ガスが放出される
ため、精製装置１の不純物ガスの含有率が水素ガスによ
つて希釈されて低下することになる。このようなバルブ
Ｖの開閉操作による効果で順次精製装置１内の水素ガス
純度を上げて、最終的にバルブＶをＢ方向に開いて99.9
999％以上の純度をもつ水素ガスを得ている。｛柳原伸
行著、“機能材料"No.3（1983）10頁参照｝このような
操作では粗水素ガス中の水素ガスの歩留りは90％程度に
しかならない。この従来の精製システムはバルブ開閉法
と呼ばれている。
上記した操作によつて得られる精製水素ガス量と不純物
ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示したのが
第４図（横軸；水素吸蔵量、縦軸；平衡水素圧）であ
り、第４図中、Ｃは精製水素ガス量、Ｄは不純物ガスと
共に放出される水素ガス量である。
ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示したのが
第４図（横軸；水素吸蔵量、縦軸；平衡水素圧）であ
り、第４図中、Ｃは精製水素ガス量、Ｄは不純物ガスと
共に放出される水素ガス量である。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は粗水素ガス中の水素ガスのロスを少なくした水
素吸蔵合金を使用する高純度精製水素ガスの製造方法を
提供しようとするものである。
素吸蔵合金を使用する高純度精製水素ガスの製造方法を
提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、水素吸蔵合金を収納した精製容器を少なく
とも３つ準備し、原料粗水素ガスが供給されて水素ガス
を吸蔵した第１の精製装置に第３の精製装置からの精製
水素ガスの一部を供給して、第１の精製装置中の濃縮不
純物ガスを放出させ該濃縮不純物ガスを第２の精製装置
に供給する工程。
とも３つ準備し、原料粗水素ガスが供給されて水素ガス
を吸蔵した第１の精製装置に第３の精製装置からの精製
水素ガスの一部を供給して、第１の精製装置中の濃縮不
純物ガスを放出させ該濃縮不純物ガスを第２の精製装置
に供給する工程。
第１の精製装置に一部の精製ガスを供給した後の第３
の精製装置からは精製水素ガスを採取し、第１の精製装
置から濃縮不純物ガスを供給された第２の精製装置には
続いて粗水素ガスを供給して水素ガスを吸蔵させる工
程。
の精製装置からは精製水素ガスを採取し、第１の精製装
置から濃縮不純物ガスを供給された第２の精製装置には
続いて粗水素ガスを供給して水素ガスを吸蔵させる工
程。
上記、の工程を終えた後、上記第１の精製装置を
上記第３の精製装置として、上記第２の精製装置を上記
第１の精製装置として、また上記第３の精製装置を上記
第２の精製装置として操作し、以下順次上記と同様に精
製装置を切換えて操作する工程。
上記第３の精製装置として、上記第２の精製装置を上記
第１の精製装置として、また上記第３の精製装置を上記
第２の精製装置として操作し、以下順次上記と同様に精
製装置を切換えて操作する工程。
よりなることを特徴とする高純度精製水素ガスの製造方
法である。
法である。
以下、本発明の一実施態様を第１図に従つて詳述する。
この第１図に示した実施態様においては、３基の水素吸
蔵合金を内蔵した容器すなわち第１精製装置１、第２精
製装置２及び第３精製装置３から構成され、出入口の配
管が各々２本づつ接続されている。１本は精製水素ガス
の放出と他の精製装置で得られる精製水素ガスの一部の
導入を行う配管で、他の１本は粗水素ガスの導入口と不
純物ガスの放出口を兼用している。
蔵合金を内蔵した容器すなわち第１精製装置１、第２精
製装置２及び第３精製装置３から構成され、出入口の配
管が各々２本づつ接続されている。１本は精製水素ガス
の放出と他の精製装置で得られる精製水素ガスの一部の
導入を行う配管で、他の１本は粗水素ガスの導入口と不
純物ガスの放出口を兼用している。
精製途中の１サイクルについて説明する。各々の精製装
置１、２、３に充分活性化処理された水素吸蔵合金LaNi
5が充填されており、第３精製装置３には精製水素ガス
のみがLaNi5に吸蔵しており、第２精製装置２は精製水
素ガスが放出されてしまいLaNi5の水素吸蔵合金のみが
存在している。ここで第１精製装置１にV1のバルブを介
して粗水素ガスが導入されると、水素ガスのみがLaNi5
に吸蔵され、第１精製装置１の空間には不純物ガスの濃
縮された水素ガスが存在した状態となる。
置１、２、３に充分活性化処理された水素吸蔵合金LaNi
5が充填されており、第３精製装置３には精製水素ガス
のみがLaNi5に吸蔵しており、第２精製装置２は精製水
素ガスが放出されてしまいLaNi5の水素吸蔵合金のみが
存在している。ここで第１精製装置１にV1のバルブを介
して粗水素ガスが導入されると、水素ガスのみがLaNi5
に吸蔵され、第１精製装置１の空間には不純物ガスの濃
縮された水素ガスが存在した状態となる。
本発明は、この第一精製装置１の空間に存在する不純物
ガスを放出する為に第３精製装置３中の精製水素ガスの
一部Ｆ（第２図参照）をV6とV4バルブを介して導入し、
第１精製装置１内の不純物含有水素ガス量Ｇ（第２図参
照）をV1とV2バルブを介して第２精製装置２に導入し、
第２精製装置２内のLaNi5に水素ガスのみを吸蔵させ
る。この時V3とV5のバルブは閉じた状態になつている。
第１精製装置１中の不純物ガスが1ppm以下になつた時点
でV1バルブを閉じ、V4バルブのみ開放とし、精製水素ガ
ス分Ｅ（第２図参照）を放出する。V1バルブを閉じた
ら、V2バルブは開放のままで粗水素ガスを第２精製装置
２に導入する。
ガスを放出する為に第３精製装置３中の精製水素ガスの
一部Ｆ（第２図参照）をV6とV4バルブを介して導入し、
第１精製装置１内の不純物含有水素ガス量Ｇ（第２図参
照）をV1とV2バルブを介して第２精製装置２に導入し、
第２精製装置２内のLaNi5に水素ガスのみを吸蔵させ
る。この時V3とV5のバルブは閉じた状態になつている。
第１精製装置１中の不純物ガスが1ppm以下になつた時点
でV1バルブを閉じ、V4バルブのみ開放とし、精製水素ガ
ス分Ｅ（第２図参照）を放出する。V1バルブを閉じた
ら、V2バルブは開放のままで粗水素ガスを第２精製装置
２に導入する。
以上の操作が１サイクルあたり、上記精製装置番号を１
→２→３→１と繰り返すことにより水素ガス歩留まりの
高い精製水素ガスを得ることができる。
→２→３→１と繰り返すことにより水素ガス歩留まりの
高い精製水素ガスを得ることができる。
サイクルを重ねるごとに不純物ガスが濃縮されていく
が、不純物ガスが多くなると水素吸蔵合金に対する水素
ガスの吸蔵速度と吸蔵量が低下してくる。このため、不
純物ガスを多量に含んだ粗水素ガスはV7を介して大気放
出することになる。
が、不純物ガスが多くなると水素吸蔵合金に対する水素
ガスの吸蔵速度と吸蔵量が低下してくる。このため、不
純物ガスを多量に含んだ粗水素ガスはV7を介して大気放
出することになる。
何サイクル目にこの操作が必要になるかと言うと、水素
吸蔵合金の被毒性と粗水素ガスの純度によつて異なる
が、実施例のLaNi5合金で工業用水素（99.9％H2）を用
い、99.9999％H2以上の水素ガスを得る場合10サイクル
目であつた。従つて従来法による粗水素ガス損失量と比
較すると、約1/3に減少させることができた。粗水素ガ
ス損失量は論理的には1/10程度となるはずであるが、不
純物ガス量が増すほど（サイクルを重ねるほど）不純物
含有水素ガス量を多く放出しないといけなくなるので上
記のように実施的には約1/3程度となるのである。（高
純度水素ガスをリサイクルする分を含むため） 第１図に示した実施態様で得られる精製水素ガス量と不
純物ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示した
のが第２図（横軸；水素吸蔵量、縦軸；平衡水素圧）で
あり、第２図中Ｅは精製水素ガス量、ＦはV6,V4バルブ
を通じて送入される精製水素ガス量、ＧはV1,V2バルブ
を通じて送入させる不純物含有水素ガス量である。
吸蔵合金の被毒性と粗水素ガスの純度によつて異なる
が、実施例のLaNi5合金で工業用水素（99.9％H2）を用
い、99.9999％H2以上の水素ガスを得る場合10サイクル
目であつた。従つて従来法による粗水素ガス損失量と比
較すると、約1/3に減少させることができた。粗水素ガ
ス損失量は論理的には1/10程度となるはずであるが、不
純物ガス量が増すほど（サイクルを重ねるほど）不純物
含有水素ガス量を多く放出しないといけなくなるので上
記のように実施的には約1/3程度となるのである。（高
純度水素ガスをリサイクルする分を含むため） 第１図に示した実施態様で得られる精製水素ガス量と不
純物ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示した
のが第２図（横軸；水素吸蔵量、縦軸；平衡水素圧）で
あり、第２図中Ｅは精製水素ガス量、ＦはV6,V4バルブ
を通じて送入される精製水素ガス量、ＧはV1,V2バルブ
を通じて送入させる不純物含有水素ガス量である。
第３図の従来法と第１図の本発明法を図表で説明すると
第５図になる。すなわち、従来法では、不純物ガスを分
離・放出するために要する、水素合金中から放出される
水素ガスも含めた不純物含有水素量は粗水素ガス（供給
粗ガス＝99.9％H2）の13％に当るガスを要する。さら
に、不純物分離時間は水素吸蔵合金からの放出水素量に
左右されているため下表に示すように最短でも270secを
要していた。
第５図になる。すなわち、従来法では、不純物ガスを分
離・放出するために要する、水素合金中から放出される
水素ガスも含めた不純物含有水素量は粗水素ガス（供給
粗ガス＝99.9％H2）の13％に当るガスを要する。さら
に、不純物分離時間は水素吸蔵合金からの放出水素量に
左右されているため下表に示すように最短でも270secを
要していた。
本発明法では、容器例えば精製装置１、空間中に濃縮さ
れた不純物含有水素量は粗水素ガスの約３％であるが、
このガスを除去するために精製水素ガス（不純物分離が
終了した容器例えば精製装置３からの）を10〜14％供給
し、不純物分離に要した不純物含有水素量13〜17％を水
素ガスを吸蔵できる状態にある容器例えば精製装置２に
導入する。
れた不純物含有水素量は粗水素ガスの約３％であるが、
このガスを除去するために精製水素ガス（不純物分離が
終了した容器例えば精製装置３からの）を10〜14％供給
し、不純物分離に要した不純物含有水素量13〜17％を水
素ガスを吸蔵できる状態にある容器例えば精製装置２に
導入する。
この操作を３基の容器組合せで、サイクル化し、３基ト
ータルのサイクル数10回目に不純物ガスが濃縮され、水
素ガス含有量が低下し、次の容器に吸蔵しにくくなるた
め、大気放出を行う。この時の大気放出量は10サイクル
で１回の操作のため、粗水素ガスの処理量に対し、２％
（粗水素ガス99％純度で３％）に相当する。さらに、不
純物分離時間は従来法のバルブ開閉操作と異なり、連続
的に精製水素ガスを不純物分離状態の容器に送り込むた
めに短時間で良く130〜220secで可能であった。
ータルのサイクル数10回目に不純物ガスが濃縮され、水
素ガス含有量が低下し、次の容器に吸蔵しにくくなるた
め、大気放出を行う。この時の大気放出量は10サイクル
で１回の操作のため、粗水素ガスの処理量に対し、２％
（粗水素ガス99％純度で３％）に相当する。さらに、不
純物分離時間は従来法のバルブ開閉操作と異なり、連続
的に精製水素ガスを不純物分離状態の容器に送り込むた
めに短時間で良く130〜220secで可能であった。
以上のことから、粗水素ガスからの不純物分離に要し、
大気へ放出する不純物含有水素ガス量は、下記に示すよ
うに、本発明法は従来法の1/5〜1/3に低下し、かつ、不
純物分離時間は1/2〜4/5に短縮できた。
大気へ放出する不純物含有水素ガス量は、下記に示すよ
うに、本発明法は従来法の1/5〜1/3に低下し、かつ、不
純物分離時間は1/2〜4/5に短縮できた。
不純物分離用高純度ガスが、サイクル数が多くなるに従
つて10％〜14％と高くなつているが、これは不純物含有
水素ガス（３％）中に不純物が濃縮されてくると、水素
吸蔵合金の吸蔵能力を阻害する。
つて10％〜14％と高くなつているが、これは不純物含有
水素ガス（３％）中に不純物が濃縮されてくると、水素
吸蔵合金の吸蔵能力を阻害する。
したがつて、サイクル数が多くなるに従つて不純物含有
水素ガスを排出させるための高純度水素ガスの使用量を
多くする。
水素ガスを排出させるための高純度水素ガスの使用量を
多くする。
１サイクル……10％,2、３サイクル……11％ ４、５サイクル……12％,6、７サイクル……13％ ８、９サイクル……14％ 10サイクル分の性能比較（１基当りの有効水素吸蔵量≒
400） 操作条件 １）吸蔵……不純物ガス含有水素３〜5atm（at30℃） 粗水素ガス 10atm（at30℃） ２）高純度水素パージ圧力……5atm（at80℃） 〃 量 ……高純度水素量の５％ ３）バルブ開閉法……（25sec開放＋20sec閉鎖）×６回 サイクル数と粗水素ガスの損失率を本発明と従来法と比
較すると下記のようになる。
400） 操作条件 １）吸蔵……不純物ガス含有水素３〜5atm（at30℃） 粗水素ガス 10atm（at30℃） ２）高純度水素パージ圧力……5atm（at80℃） 〃 量 ……高純度水素量の５％ ３）バルブ開閉法……（25sec開放＋20sec閉鎖）×６回 サイクル数と粗水素ガスの損失率を本発明と従来法と比
較すると下記のようになる。
第６図に本発明の効果を理解し易くするために、ガスの
収支の図表を示す。
収支の図表を示す。
第１図は本発明の一実施態様を説明するための図、第２
図は第１図で示した実施態様で得られる精製水素ガス量
と不純物ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示
した図表、第３図は従来法を説明するための図、第４図
は従来法で得られる精製水素ガス量と不純物ガスと共に
放出される水素ガス量との関係を示した図表、第５図は
第１図の本発明方法と第３図の従来法とを比較した図
表、第６図は本発明のガス収支を示した図表である。
図は第１図で示した実施態様で得られる精製水素ガス量
と不純物ガスと共に放出される水素ガス量との関係を示
した図表、第３図は従来法を説明するための図、第４図
は従来法で得られる精製水素ガス量と不純物ガスと共に
放出される水素ガス量との関係を示した図表、第５図は
第１図の本発明方法と第３図の従来法とを比較した図
表、第６図は本発明のガス収支を示した図表である。
Claims (3)
- 【請求項１】水素吸蔵合金を収納した精製容器を少なく
とも３つ準備し、原料粗水素ガスが供給されて水素ガス
を吸蔵した第１の精製装置に第３の精製装置からの精製
水素ガスの一部を供給して、第１の精製装置中の濃縮不
純物ガスを放出させ該濃縮不純物ガスを第２の精製装置
に供給する工程。 - 【請求項２】第１の精製装置に一部の精製ガスを供給し
た後の第３の精製装置からは精製水素ガスを採取し、第
１の精製装置から濃縮不純物ガスを供給された第２の精
製装置には続いて粗水素ガスを供給して水素ガスを吸蔵
させる工程。 - 【請求項３】上記、の工程を終えた後、上記第１の
精製装置を上記第３の精製装置として、上記第２の精製
装置を上記第１の精製装置として、また上記第３の精製
装置を上記第２の精製装置として操作し、以下順次上記
と同様に精製装置を切換えて操作する工程。 よりなることを特徴とする高純度精製水素ガスの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61017856A JPH0753563B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 高純度精製水素ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61017856A JPH0753563B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 高純度精製水素ガスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176902A JPS62176902A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0753563B2 true JPH0753563B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=11955297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61017856A Expired - Fee Related JPH0753563B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 高純度精製水素ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753563B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5895519A (en) * | 1996-03-28 | 1999-04-20 | Saes Pure Gas, Inc. | Method and apparatus for purifying hydrogen gas |
| JP5697189B2 (ja) | 2010-01-08 | 2015-04-08 | 本田技研工業株式会社 | 鞍乗り型車両 |
| JP2012214371A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Kobe Steel Ltd | 高純度水素精製方法 |
| CN113670701B (zh) * | 2021-08-20 | 2024-01-23 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 一种气体纯化装置、稀有气体同位素的测定设备及其方法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61017856A patent/JPH0753563B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176902A (ja) | 1987-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |