[发明专利]氢回收系统和氢回收方法

说明书

本发明提供了一种氢回收系统和氢回收方法，其能够从氮化物生产设备排出的废气中高收率地净化高纯度氢，并回收。氢回收系统1包括废气供应路径11，其提供从氮化物生产设备2排出的废气；氢回收装置10和氢供应路径12。氢回收系统1的氢回收装置10的特征在于包括：等离子体反应容器31，其限定放电空间32的至少一部分；氢分离膜34，其将放电空间32与同氢供应路径12相连通的氢流路径33分隔开，通过其一个表面限定放电空间32的至少一部分，通过其另一个表面限定氢流路径33的至少一部分；电极35，其布置在放电空间32外部；以及吸附剂36，其填充在放电空间32中并吸附所供应的废气。

技术领域

本发明涉及一种氢回收系统和氢回收方法，具体地涉及一种通过从金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)设备排出的含氢废气中净化高纯度氢来回收氢的氢回收系统，以及从MOCVD设备排出的废气中回收氢的方法。

背景技术

近年来，在诸如发光二极管等发光设备中或在高频设备、功率半导体设备等中，化合物半导体代替常规的硅半导体的使用已经变得广泛。具体地，针对使用氮化镓(GaN)的氮化镓半导体的需求正在增长，并且近年来，用于生产这种半导体的技术得到了快速发展。GaN半导体是通过使用MOCVD在由硅、蓝宝石等制成的基板上生长GaN的薄膜晶体来生产的。在用于生产GaN半导体的MOCVD过程中，除了有机金属之外，生产原料气体和载气的成本很高，废气处理所需的成本也很高。将用于生产这些气体并且处理废气的成本加起来，它们可能占总生产成本的多达10％至20％。而且，由于在MOCVD过程中使用的设备消耗了大量电力，因此在生产时需要节能。

专利文献1公开了一种用于从包含从氮化镓基化合物半导体的生产过程排出的氨、氢、氮和有机金属化合物的废气中回收氢的方法。在专利文献1中公开的用于再利用氢的方法中，使废气与净化剂接触以去除有机金属化合物，然后与氨分解催化剂接触以将氨分解为氮和氢，并且在上述处理之后，废气在加热条件下进一步与钯合金膜接触，以回收透过钯合金膜的氢。在专利文献1中公开的用于回收和再利用氢的方法中，需要将钯合金膜加热到350至500摄氏度的温度并加压到0.3至0.8MPa的表压。因此，需要加压泵和电加热器来使氢分离膜起作用。另外，氢产率为60％至70％，因此需要进一步提高。

如专利文献2所示，发明人发明了一种使用氨作为原料生产高纯度氢的制氢设备。当专利文献2中公开的设备扩大时，能量效率可能变差，这意味着当需要大规模制氢时，氢产率可能会降低。

相关的现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2014-214060

专利文献2：JP2014-70012

发明内容

本发明要解决的问题

鉴于上述情况做出了本发明，并且其目的是提供一种以高产率从氮化物生产设备的废气中回收氢并且再利用它作为高纯度氢的氢回收系统以及从氮化物生产设备的废气中回收氢的方法。

解决问题的手段

根据本发明的用于氮化物生产设备的氢回收系统包括：废气供应路径，其接收从氮化物生产设备排出的废气；氢回收装置，其从废气中净化高纯度氢；以及氢供应路径，其从氢回收装置向氮化物生产设备供应高纯度氢。根据本发明的氢回收系统的氢回收装置的特征在于，它包括：等离子体反应容器，其限定放电空间的至少一部分；氢分离膜，其将放电空间与同氢供应路径相连通的氢流路径分隔开，通过其一个表面限定放电空间的至少一部分，通过其另一个表面限定氢流路径的至少一部分；电极，其布置在放电空间外部；以及吸附剂，其填充在放电空间中并吸附所供应的废气。

在根据本发明的氢回收系统中，优选地，氮化物生产设备为MOCVD设备。

在根据本发明的氢回收系统中，优选地，填充在氢回收装置的放电空间中的吸附剂为沸石和/或活性氧化铝。