自律的温度制御用無機膜の開発

• Project/Area Number: 17686065
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology (2006-2007); The University of Tokyo (2005)
• Principal Investigator: 野村 幹弘 Shibaura Institute of Technology, 工学部, 講師 (50308194)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000); Fiscal Year 2007: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2006: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2005: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
• Keywords: ゼオライト膜 / CVD処理 / 対向拡散法 / アモメファスシリカ / 粒界 / ヘキシルトリメトキシシラン / デシルトリメトキシシラン / パラメータフィッティング / アモルファスシリカ / テトラケイ酸オルトメチル / ゼオライト / 温度振動 / 製膜メカニズム / ガス透過 / アルミナ多孔質 / CVD / シリカ / プリカーサー

Research Abstract

ゼオライト膜の粒界制御のためのCVD処理条件を確立する。昨年度示唆された、大きなシリカプリカーサー(デシルトリメトキシシランなど)の蒸着条件を中心に検討した。この時、ゼオライトではなくアルミナ支持体などへの蒸着により、反応性などを調べた。アルミナ支持体への蒸着より、デシルトリメトキシシランなどアルキル基をもつシリカ源は、アルキル鎖の長さが長くなることで反応性が向上することがわかった。さらに、窒素やSF_6などガス透過試験に加え、エタノール水溶液のパーベーパーレーション試験も行った。結晶間隙と結晶中のエタノール透過のパラメータフィッテングを行った。デシルトリメトキシシランをシリカ源としたCVD処理では、粒界透過のパラメータが小さくなり、ヘキシルトリメトキシシランでは全体の透過抵抗が大きくなった。ヘキシルトリメトキシシランでは、反応性が悪いためか、膜表面などに抵抗層が形成されている可能性が示唆された。以上より、長いアルキル基をもつデシルトリメトキシシランをシリカ源に用いることが良いことがわかった。
また、本研究ではメタノールのオートサーマル改質反応であり、水蒸気の透過により目的の温度で制御することを目指している。シミュレーション結果より、酸化反応と水蒸気改質反応のバランスを取るには、酸化反応の制御および水蒸気改質反応の促進が重要であることが示された。特に、水蒸気改質反応の触媒量が計算結果に大きな影響を及ぼすことがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Pore size control of a molecular sieve silica membrane prepared by a-couter-diffusion CVD method (2008)
  • Author(s): M., Nomura, et. al.
  • Journal Title: Journal of Chemical Engineering Japan 40 Pages: 1235-1241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steam stability of a silica membrane prepared by a counter diffusion chemical vapor deposition (2006)
  • Author(s): M.Nomura et al.
  • Journal Title: Desalination 193・1-3 Pages: 1-7
• [Journal Article] Preparation of a catalyst composite silica membrane reactor for steam reforming reactions using a counter diffusion CVD method (2006)
  • Author(s): M.Nomura et al.
  • Journal Title: Industrial Engineering Chemistry and Research 45・11 Pages: 3950-3954
• [Journal Article] 水素選択透過シリカ膜のモジユール化のための基礎的研究 (2006)
  • Author(s): 野村幹弘ら
  • Journal Title: 膜 31・1 Pages: 28-32
• [Journal Article] Preparation of a stable silica membrane using a counter diffusion chemical vapor deposition method (2005)
  • Author(s): Mikihro Nomura et al.
  • Journal Title: Journal of Membrane Science 251 Pages: 151-158
• [Journal Article] 結晶性、非結晶性シリカ膜の開発と透過機構の解明 (2005)
  • Author(s): 野村 幹弘
  • Journal Title: 膜 30 Pages: 198-203
  • NAID: 10016676417
• [Journal Article] 耐水蒸気水素選択透過シリカ膜のモジュール化のための研究 (2005)
  • Author(s): 野村 幹弘ら
  • Journal Title: 膜 30 Pages: 275-281
  • NAID: 10019350277
• [Journal Article] Evaluation of the IS process featuring membrane techniques by total thermal efficiency (2005)
  • Author(s): Mikihro Nomura et al.
  • Journal Title: International Journal of Hydrogen Energy 30 Pages: 1465-1473
• [Presentation] MFIゼオライト膜の後処理法の検討 (2007)
  • Author(s): 野村幹弘, ら
  • Organizer: 化学工学会第39回秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] Development of an oscillating synthesis method and a post-treatment method for a zeolite membrane (2007)
  • Author(s): M., Nomura, et. al.
  • Organizer: 4th Conference of Aseanian Membrane Society
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2007-08-17
• [Presentation] Preparation of a molecular sieve silica membrane by a counter diffusion CVD method (2007)
  • Author(s): M., Nomura
  • Organizer: International Symposium on 'Catalysis Engineering'
  • Place of Presentation: Delft, The Netherlands
  • Year and Date: 2007-06-14