| 研究課題/領域番号 |
19K05124
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
本研究では，幅広い細孔径分布をもつ多孔質SUS支持体へ，易動性の高いセラミックス微粒子として，チタニアもしくはゼオライトを中間層として導入し，水素の高い選択性をもつパラジウム膜の耐久性向上をめざした。
結果，平均細孔径0.2マイクロメートルの多孔質SUS支持体に，凝集したUSYゼオライトを導入したところ，膜厚10マイクロメートルのパラジウム膜のヘリウムに対する水素選択性は1100を示し，計50時間の耐久試験後も700を超える水素選択性を維持した。この結果，微粒子の粒度分布と支持体細孔表面の細孔径分布のマッチングに成功すると，高い水素選択性と耐久性の両立が可能であることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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