JP2012066199A - 水素分離方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】W及びMoを含有するV合金よりなる水素分離膜を用いた水素分離方法及び装置。水素分離膜は、好ましくはW30モル%以下、Mo30モル%以下、残部Vよりなる。特に好ましくはW0.1〜30モル%、Mo0.1〜30モル%、残部Vよりなる。さらに好ましくはW0.1〜15モル%、Mo0.1〜15モル%、残部Vよりなる。この方法及び装置によれば、各種の水素含有ガスから、高効率にて水素を分離することが可能である。ガスから、高効率にて水素を分離することが可能である。
【選択図】図8
Description
V90モル%、W5モル%及びMo5モル%なる組成の合金溶湯からインゴットを得、これを圧延して厚さ500μm、直径12mmのV−5W−5Mo水素分離膜を製造した。
次いでスパッタリングによりPdよりなる厚さ200nmの被覆金属層を両面に形成して水素分離膜とした。この水素分離膜を第3図に示す試験用モジュール41にセットして水素透過速度を測定した。
水素分離膜を表1に示す組成のV−5W合金膜としたこと以外は実施例1と同様にして、水素透過速度を測定した。結果(J・d値)を表1に示す。
水素分離膜をPd−26Ag膜とし、P1=0.26MPa,P2=0.06MPaとしたこと以外は実施例1と同様にして、水素透過速度を測定した。その結果、J・d値は11×10−6molH・m−1・s−1であった。
V−5W−5Mo合金よりなる水素分離膜と、V−5W合金膜よりなる水素分離膜と、純V金属よりなる水素分離膜とについてPCT曲線を求めた。
水素分離膜がどのような耐水素脆性をもつのかを確かめるには、その前提として、水素分離膜としての使用温度範囲における、一次側と二次側が同じ水素圧力である水素雰囲気中において、また水素透過中、すなわち一次側の水素圧力が二次側の水素圧力より大きい水素雰囲気中において、水素分離膜の水素脆性等の機械的性質をその場で定量的に測定、評価できる試験装置が必要である。
導入水素貯留部2、導管3を経て供給する水素量を弁V1で調節することにより一次側の水素圧力を調節し、導管4、導出水素貯留部5を経て導出する水素量を弁V2で調節することにより二次側の水素雰囲気の水素圧力を調節する。これにより、後述膜試料20の一次側と二次側との水素雰囲気を同一の水素圧力に制御したり、また異なる水素圧力に制御することができる。
20は膜試料、19は膜試料20を支持するガスケット(ステンレス鋼製)である。21は膜試料20の固定部材、24はパンチャー、25は鋼球もしくは窒化珪素(Si3N4)製の球である。固定部材21の下部は逆凹状に形成され、下端面から上端面に至る4箇所の貫通細孔22を有している。当該逆凹状の底部面は膜試料の上面との間にスペースを保ち、貫通細孔22は水素雰囲気Yと連通している。
V−W−Mo合金よりなる水素分離膜は、Pd−Ag合金膜、V−W膜及び純V膜に比べて水素透過速度が大きい。
2 支持部材1に設けた導入水素貯留部
3 水素貯留部2から一次側水素雰囲気Yに連通する導管
4 二次側水素雰囲気Zから導出水素貯留部5に連通する導管
5 支持部材1に設けた導出水素貯留部
6 蛇腹9の下端部を固定するフランジ部材
7 ボルト
8 ガスケット
9 蛇腹
10 蛇腹9の上端部を固定するフランジ部材
11 ガスケット
12 支持部材1と相対する上部位置に置かれた上下動可能な上蓋部材
13 スライディングシャフト
14 袋ナット
15 スライドブッシュ
16 ロードセルに接続された圧縮ロッド
17 セラミックヒータ
18 熱電対
19 膜試料20の支持ガスケット
20 膜試料
21 膜試料20の固定部材
22 貫通細孔
23 固定部材21の中央部の円筒状空隙の内壁
24 パンチャー
25 鋼もしくはSi3N4製の球
26 支持部材1の凸部
41 水素透過試験用モジュール
42 ガス導入管
43,45 ガスケット
44 水素分離膜
46 ガス取出管
47 ナット
48 キャップナット
50 電気炉
61 圧縮機
62 水素分離型改質器
65〜68,73〜75 熱交換器
Claims (10)
- 1次室に水素含有ガスを供給し、水素分離膜を透過した水素を2次室から取り出す水素分離装置において、該水素分離膜がW及びMoを含有するV合金よりなることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項1において、該V合金がW30モル%以下、Mo30モル%以下、残部Vよりなることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項2において、該V合金のW含有率が0.1〜30モル%であることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項2において、該V合金のW含有率が0.1〜15モル%であることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、該V合金のMo含有率が0.1〜30モル%であることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、該V合金のMo含有率が0.1〜15モル%であることを特徴とする水素分離膜装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の水素分離装置を用いて水素含有ガスから水素を分離する水素分離方法。
- 請求項7において、水素分圧が1気圧以上の水素含有ガスを1次室に供給することを特徴とする水素分離方法。
- 請求項8において、2次室を1気圧未満に減圧することを特徴とする水素分離方法。
- 請求項7ないし9のいずれか1項において、400〜550℃の温度で水素分離を行うことを特徴とする水素分離方法。
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