特許

J-GLOBAL ID：202203020304034911

水素同位体濃縮装置

発明者： 保田 諭 ,  朝岡 秀人 ,  松島 永佳
出願人/特許権者： 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 ,  国立大学法人北海道大学
代理人 (3件)： 堀 城之 ,  前島 幸彦 ,  村上 大勇
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願2021-039879
公開番号（公開出願番号）：特開2022-139473
出願日： 2021年03月12日
公開日（公表日）： 2022年09月26日
要約：

【課題】水素と重水素の混合ガスから気体状態の重水素を安価に得る。 【解決手段】上側のMEA M1を主体として形成される第1ユニットU1においては前記の第1反応が発生することによって燃料電池として機能すると共に、MEA M1における陽極側ガス室31に供給される入力ガスのD組成が濃縮される。第1入力ガス中のD/H組成比が高められた第1排出ガスがMEA M1の第1ガス室31から排出される。第2ユニットU2は、この第1排出ガスのD濃度を更に高めるために機能する。MEA M2における第1電極11はMEA M1における第1電極11と、MEA M2における第2電極12はMEA M1における第2電極12と、それぞれ電気的に接続されている。第1排出ガス中のD/H組成比が更に高められた第2排出ガスが最終的な出力ガスとしてMEA M2の陽極側ガス室31から排出される。 【選択図】図10

請求項（抜粋）：

水素( 1 H)と、前記水素の同位体である水素同位体とが混在した入力ガス中の前記水素同位体の前記水素に対する濃度を高めた出力ガスを出力する水素同位体濃縮装置であって、 前記入力ガスが供給されて燃料電池として機能して直流電圧を発生する第1ユニットと、前記直流電圧が印加されることによって前記出力ガスを出力する第2ユニットと、を具備し、 前記第1ユニット、前記第2ユニットのそれぞれは、 水素の正イオンを伝導させるプロトン伝導体で構成され、対向する2つの主面を具備するプロトン伝導層と、 前記プロトン伝導層の一方の主面において形成された第1電極と、 前記プロトン伝導層の他方の主面において形成された第2電極と、 を有する膜電極集合体を具備し、 前記第1ユニットにおける前記第1電極と前記第2ユニットにおける前記第2電極、前記第1ユニットにおける前記第2電極と前記第2ユニットにおける前記第1電極はそれぞれ電気的に接続され、 前記第2ユニットにおける前記第1電極はパラジウム(Pd)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)のいずれかである水素透過金属の薄膜で構成され、 前記第1ユニット側において、 前記第1電極と接する空間に前記入力ガスが流され、前記第2電極と接する空間に酸素が導入されることによって当該入力ガスにおける前記水素及び前記水素同位体が前記第2電極側へ移動して前記第2電極側で水が生成されると共に前記第1電極側に負側、前記第2電極側に正側となる起電力が発生する第1反応が生じ、当該第1反応によって前記水素及び前記水素同位体が消費された後の前記入力ガスである第1排出ガスが排出され、 前記第2ユニット側において、 前記第1排出ガスが、前記第1電極と接する空間に流され、当該第1排出ガス中における前記水素及び前記水素同位体が前記第2電極側へ移動して前記第2電極側で生成ガスが生成される第2反応が生じ、当該第2反応によって前記水素及び前記水素同位体が消費された後の前記第1排出ガスである第2排出ガスが排出され、 前記第2排出ガスが前記出力ガスとされることを特徴とする水素同位体濃縮装置。

IPC (10件)：

B01D 59/42 ,  B01J 23/44 ,  B01J 23/22 ,  B01J 23/847 ,  B01J 21/06 ,  C01B 4/00 ,  H01M 8/100 ,  H01M 4/94 ,  H01M 8/00 ,  H01M 8/04

FI (10件)：

B01D59/42 ,  B01J23/44 M ,  B01J23/22 M ,  B01J23/847 M ,  B01J21/06 M ,  C01B4/00 D ,  H01M8/1004 ,  H01M4/94 ,  H01M8/00 Z ,  H01M8/04 Z

Fターム (34件)：

4G169AA02 ,  4G169AA03 ,  4G169AA12 ,  4G169BA08B ,  4G169BB02A ,  4G169BB02B ,  4G169BC50A ,  4G169BC50B ,  4G169BC54A ,  4G169BC54B ,  4G169BC56A ,  4G169BC56B ,  4G169BC72A ,  4G169BC72B ,  4G169BD04B ,  4G169CC40 ,  4G169CD07 ,  4G169DA05 ,  4G169EA08 ,  4G169EE06 ,  4G169FA03 ,  4G169FB02 ,  5H018AA06 ,  5H018AS02 ,  5H018EE02 ,  5H018EE03 ,  5H126AA02 ,  5H126BB06 ,  5H126FF05 ,  5H126GG02 ,  5H127AB01 ,  5H127BA02 ,  5H127BA40 ,  5H127BB02

引用特許：

出願人引用 (1件)

• 国際公開第2018/049343号
  

審査官引用 (3件)

• 水素同位体の濃縮装置及びその運転方法
  公報種別：公開公報   出願番号：特願2000-107963   出願人：三菱重工業株式会社
• グラフェン膜
  公報種別：公表公報   出願番号：特願2018-504256   出願人：ユニバーシティ・オブ・マンチェスター
• 水素同位体を濃縮する為の装置及び方法
  公報種別：公表公報   出願番号：特願2019-513430   出願人：スカイヤインコーポレイテッド