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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ゾルゲル法による超薄膜パラジウム分散型シリカ系高水素選択透過膜の開発

Research Project

Project/Area Number 22760583
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

金指 正言  広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (10467764)

Keywordsゾルゲル法 / シリカ / パラジウム / 水素分離膜
Research Abstract

Pdドープシリカコロイドゾル調製条件の最適化を図った.具体的には,金属添加タイミング,金属添加分率について検討した.本研究では,アモルファスシリカ内にパラジウムを高分散,あるいはシリカとの複合化を図るため,塩化パラジウムをシリカ前駆体である珪酸エチル(TEOS)加水分解の段階で加えた.いずれのPd添加率でも,SiO_2とPdOを単純混合した粉体試料(Mixture of SiO_2 and PdO)は複合ゲル(Pd-SiO_2 gel)よりも強いX線強度を示し,金属ドープ法によりPdOの高分散化,複合化が可能であった.Pd-SiO_2膜のTEM観察より,Pd-SiO_2層の膜厚は80nm程度であることが明らかになり,超薄膜形成が可能であった.さらに,アモルファスシリカ内に8nm以下のPdが高分散したMixed-matrix構造であることが明らかになった.Pd-SiO_2膜の耐水蒸気性を評価したところ,SiO_2膜と比べて,水蒸気安定性を有している可能性が示唆され,H_2/H_2O透過率比が大きくなった.一方で,空気雰囲気で製膜したPd-SiO_2膜は,水素雰囲気で膜性能が変化するなど,安定性に欠けた.今後,製膜方法(焼成温度,雰囲気)を詳細に検討する必要がある.また,最適な複合膜形態を検討するために,(a)Pd-SiO_2直列型モデル,(b)Pd-SiO_2 mixed-matrix型モデル,(c)Pd-SiO_2並列型モデルの3パターンで水素透過率,H_2/N_2透過率比についてモデル計算を行なった結果,SiO_2内でのPd連続層の形成が水素透過率,水素選択性の向上につながることが明らかになった.

  • Research Products

    (4 results)

All 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Extremely thin Pd-silica mixed matrix membranes with nano-dispersion for improved hydrogen permeability2010

    • Author(s)
      M. Kanezashi, M. Sano, T. Yoshioka and T. Tsuru
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 46 Pages: 6171-6173

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ゾルーゲル法によるPdドープシリカ膜の開発と水素透過特性・耐水蒸気性の評価2010

    • Author(s)
      金指正言
    • Journal Title

      化学工学論文集

      Volume: 36 Pages: 472-479

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Sol-gel derived Pd-SiO_2 composite membranes for hydrogen separation2010

    • Author(s)
      Masakoto Kanezashi
    • Organizer
      第20回日本MRS学術シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-21
  • [Presentation] ゾルーゲル法によるPd-SiO_2 mixed-matrix膜の作製と水素透過特性2010

    • Author(s)
      金指正言
    • Organizer
      膜シンポジウム2010
    • Place of Presentation
      京都大学薬学部
    • Year and Date
      2010-11-20

URL: 

Published: 2012-07-19  

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