| Project/Area Number |
19K05124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
KATOH Masahiro 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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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | パラジウム膜 / 易動性 / セラミックス系微粒子 / 中間層 / 多孔質SUS支持体 / 水素選択性向上 / 耐久性向上 / 水素高速拡散 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ハンドリングで優位な多孔質ステンレススチール支持体上に、高選択性、高透過性、高耐久性のPd膜を成膜することをめざす。
具体的には、金属拡散を阻止するバリア層としてセラミックス系微粒子（市販のチタニアもしくはゼオライト系微粒子）を採用する。これらサブミクロンオーダーの微粒子により支持体のもつマイクロ孔を覆うことで、①支持体表面の平滑化、②水素の高速拡散、③Pd膜の耐久性向上 が可能となる。特に、微粒子層の易動性が、水素透過や温度サイクルによって起こるPd膜の劣化を抑え、膜の長期安定性を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, easy moving ceramics intermediate powders (titanium oxide or zeolites) were introduced into porous stainless steel (SUS) supports with wide pore size distribution. The aggregated USY zeolites were introduced into porous SUS tube (average pore diameter: 0.2 micrometer), the selectivity (hydrogen/helium) of palladium membrane (membrane thickness: 10 micrometer) reached 1100, and exceeded 700 after durability tests for 50 hours.
As the results, the matching the pore size distribution over surface of porous SUS support and particle distributions of intermediate powders was important. The successful matching leads both high hydrogen selectivity and durability.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
水素社会の実現にはいくつかの方策がある。我々が注目する「オンサイト水素製造」では、パラジウム（Pd）膜をベースとした膜型水素製造器の開発が進められている。しかし、Pdの価格は昨今高騰しており、高い水素透過性を得るためにも薄膜化が求められ，加えて長期間の耐久性が不可欠である。そこで、本研究でこれらを実現するために確立した「支持体表面の細孔径分布と易動性をもつセラミックス系微粒子の粒度分布のマッチングに基づく多孔質SUS支持体への中間層導入技術」は微粒子工学の観点からも意義深い。さらに、「制御された支持体表面へのPdの薄膜形成技術」は社会実装可能な技術の提案という点から社会的意義が大きい。
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