2020 Fiscal Year Research-status Report
セラミックス系中間層微粒子の易動性がもたらす水素高透過性パラジウム膜の耐久性向上
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19K05124
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
加藤 雅裕 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (80274257)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
霜田 直宏 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50712238)
杉山 茂 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70175404)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | パラジウム膜 / 水素高速拡散 / セラミックス系微粒子 / 耐久性向上 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パラジウム（Pd）膜は水素を高選択的に透過することができるが、ハンドリングで優位な多孔質ステンレススチール（SUS）支持体上に、高選択性、高透過性、高耐久性のPd膜を成膜するには、以下の４点が求められる。１．Pd緻密膜の薄膜化、２．水素の高速拡散、３．SUS支持体を構成する金属のPd膜中への拡散の阻止、４．Pd層の耐久性向上
本年度は、多孔質SUS支持体のもつ凹凸を平滑化する中間層微粒子として、セラミックス微粒子の中でも様々な粒子形状ならびに粒子径分布をもち、大量生産がなされているゼオライトに注目した。ますは、昨年度のチタニア微粒子と同様、支持体細孔にくらべ粒子径の小さいゼオライト粒子を選択し、支持体細孔を十分に埋める手法を採用した。一方、支持体細孔に粒子を緻密に詰めることで低下する水素の拡散性を改善することを狙って、凝集したゼオライト粒子を用いて、細孔内には充填せず細孔にフタをするイメージでゼオライトを導入し、その上にPd膜を形成する方法も試した。
結果、支持体細孔より小さいゼオライト粒子を入れた場合は、ゼオライト層上に9マイクロメートル程度のPd薄膜が得られ、150程度のヘリウムに対する水素選択率、計50時間の水素透過においても安定した耐久性を示した。一方、凝集したゼオライトを導入した場合には、Pdがゼオライト層を覆うように成膜され、Pdの薄層を形成できず、選択率、耐久性共に低い値を示した。よって、これらの結果より、ゼオライトを用いる場合も、チタニア同様、支持体細孔へ微粒子を導入する方法で支持体表面を平滑化することが可能であることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、昨年度セラミックス系中間層微粒子として選択したチタニア微粒子で得られた知見に基づき、新たな中間層微粒子として、同様に大量に安価に安定して入手可能なゼオライトに注目した。その結果、チタニアと同様、支持体細孔内にゼオライト粒子を充填し、支持体の平滑化を図ることで、水素選択性、耐久性に秀でたパラジウム膜が得られることを見出した。このように、支持体細孔へ導入可能なセラミックス系中間層微粒子としての選択肢を増やし、実用可能なパラジウム膜の安定供給に資する成果が得られたことから、研究はおおむね順調に進行していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度はチタニアを本年度はゼオライトをセラミックス系中間層微粒子として採用し、Pd膜の水素選択性、耐久性の観点から、最適な中間層微粒子の選択と導入条件の最適化が行えた。
次年度は、これらの微粒子を導入して成膜したパラジウム膜を用いて、実際の水素製造を想定した試験を実施する。具体的には、再生可能エネルギーの一つであるバイオエタノールを原料としたプロセスを念頭に、エタノールからの水素生成試験を実施し、得られる水素純度、水素回収率から、安定した水素製造につながるパラジウム膜の製法の確立をめざす。
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| Causes of Carryover |
理由：3月に開催された学会の参加費の支払が完了していないため。
使用計画：参加費の支払が4月に完了予定である。
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