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2011 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

H22年度までの研究成果により,パラジウムをシリカ前駆体である珪酸エチル(TEOS)加水分解の段階で添加することで,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が可能であることが明らかになった。また膜構造をTEMにより評価したところ,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り,SiO_2膜と比較して水蒸気安定性を有している可能性が示唆された。
H23年度はパラジウム添加率が,水素透過率,水素選択性,製膜性に及ぼす影響について検討を行なった。Pd-SiO_2膜(Si/Pd=3/7,2/8,1/9(モル比))は,H_2/He透過率比が1よりも大きくなった。一般にシリカ系水素分離膜では,分子ふるいが気体透過メカニズムであるため,分子サイズが小さいHe(d_m=0.26nm)がH_2(d_m=0.289nm)よりも透過率が大きくなる。本研究で開発したPd-SiO_2膜は,パラジウム添加率が増加するにつれて,Pd粒子による水素透過パスが発現し,H_2/He透過率比は大きくなったと考えられる。Pd-SiO_2膜(si/Pd=1/9)は最大で3.7を示した。一方で,パラジウム添加率が大きくなるほど製膜後,水素透過に対する安定性に欠ける傾向が確認された。これは,水素透過に伴い水素との分離対象である,N_2透過率が増加し水素選択性が低下するもので,TEMにより水素透過前後のゲル粉体試料の評価を行なったところ,製膜直後はアモルファスシリカ内に高分散していたパラジウムが,水素透過により移動・凝集していることが明らかになった。今後は水素透過に対してパラジウムの移動・凝集を抑制するために,製膜プロセスの最適化を図る必要がある。

  • Research Products

    (3 results)

All 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] ゾルーゲル法による多孔質シリカ膜の細孔径制御法と耐水蒸気性2011

    • Author(s)
      金指正言
    • Journal Title

      膜(MEMBRANE)

      Volume: 36 Pages: 97-103

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高水素選択性を有するPd-SiO_2薄膜の開発と水素透過特性2011

    • Author(s)
      金指正言
    • Organizer
      日本膜学会第33年会
    • Place of Presentation
      産総研臨海副都心センター
    • Year and Date
      2011-05-12
  • [Book] Gas permeation properties of helium, hydrogen and polar molecules through microporous silica membranes at high temperatures : Correlation with silica network structure2011

    • Author(s)
      Masakoto Kanezashi
    • Total Pages
      20
    • Publisher
      Elsevier

URL: 

Published: 2013-06-26  

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