2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of hydrogen permeable catalytic membrane electrode for the synthesis of hydrogen carrier
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17K06902
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
佐藤 剛史 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (60375524)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 直次 宇都宮大学, 工学部, 教授 (90356478)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水電解 / パラジウム膜 / 水素製造 / 水素化 / ケミカルハイドライド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水素透過能を有するパラジウム(Pd)膜を利用し、水電解・Pd膜を用いた水素分離・水素化反応による水の水素を利用した水素キャリア合成を行う効率的なシステムを開発することを目的としている。
初年度は、数種の化合物や担持貴金属触媒を用いて水電解水素化を行った。その結果、フルフラールとp-キシレンの反応性は低く、トルエンを用いた場合にPt/C触媒にて水素化反応が進行することを確認した。
次年度は、ステンレスメッシュ上にPt/Al2O3触媒をウォッシュコート法にて担持させた構造体触媒を触媒層とし、トルエンの水電解水素化を行った。反応温度は100～130℃とし、電圧は7Vとした。その結果、Pd-Ag膜上にて水電解が進行し、膜を透過した水素による水素化が進行し、生成物はメチルシクロヘキサンのみであった。接触時間の増加によりトルエン転化率は増大していることがわかった。また、同じ接触時間では温度上昇によりトルエン転化率が増大する傾向を示し、130 ℃で80%以上の値となった。
次に、従来型よりも膜面積が大きく電極間距離の短い改良型の電極セル容器を作成した。その結果、Pd-Ag膜面積が4 cm2、電極間距離が1.0 cmとなり、全体をコンパクトな形状とすることができた。これによりセル全体を恒温槽内に配置することが可能となり、安定した条件での水電解が可能であることを確認した。
最終年度は、このセルを用いた水電解時における温度の影響を評価した。40～140 ℃においては、温度上昇により透過水素流量が増大した。これは、電解の促進による発生水素量の増大と水素透過係数の増大によるものと考えた。
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