バナジウムのグロー放電プラズマクリーニングによる高性能水素透過精製システムの開発

• Project/Area Number: 15656169
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 飯島 嘉明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70005411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 仁丈 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30292246)
• Project Period (FY): 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2003: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
• Keywords: 水素透過膜 / バナジウム / グロー放電プラズマクリーニング / 拡散 / 水素

Research Abstract

近年、水素はクリーンエネルギー源として注目され、すでに水素燃料電池の実用化も始まっており、今後高純度水素ガスの需要は急激に増大するものと予測されている。水素ガスの高純度精製にはパラジウム-銀合金膜による透過法が使われているが、大量精製・製造は限界に来ている。またパラジウムは極めて高価であることから安価な透過膜の開発が緊急の課題となっている。そこで、我々はバナジウムに着目した。バナジウムはパラジウムよりも安価で、水素の拡散速度も速く、水素の固溶度も大きいことから、水素透過膜としてパラジウム-銀合金膜よりも極めて高いポテンシャルを秘めている。しかしながら、従来のバナジウムの水素透過に関する研究によれば、バナジウムの表面酸化のために透過能力が低下するため実用には至っていない。本研究ではパラジウム-銀合金を超える高性能水素透過精製システムを開発するため、大量水素透過を可能にするグロー放電水素透過法をバナジウムに適用した。高純度バナジウム膜を注意深く準備し、グロー放電プラズマを利用して水素の透過実験を行った。450℃において得られたバナジウム中における水素の拡散係数はPd-30at%Ag合金膜中のものよりも大きく、純バナジウム膜を用いた高性能水素透過精製システムが開発可能であることがわかった。