| 研究課題/領域番号 |
10305061
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
菊地 英一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90063734)
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| 研究分担者 |
小倉 賢 日本学術振興会, 特別研究員
野村 幹弘 早稲田大学, 理工学部, 助手 (50308194)
上宮 成之 成蹊大学, 工学部, 助手 (60221800)
松方 正彦 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00219411)
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| キーワード | メンブレンリアクター / 部分酸化 / メタン / 合成ガス / 酸素 / 水素 / プロブスカイト / 銀 |
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| 研究概要 |
まず、酸素選択的透過膜の開発を行っており、素材としてペロブスカイトと銀を用いて検討した。ペロブスカイトではSr-Fe-Co系,さらにLa,Ce含有系などを中心に探索を行った。まず、TGを粉末での酸素取り込み量を調べ、最適な組成を検討した。その結果、SrFeCo_<0.5>O_xの酸素取り込み量が大きいことがわかった。そこで、構成金属硝酸塩を純水に溶解させディッピング法で平均細孔径0.1〜10μmの多孔質アルミナ平板上にコーティングを行って、焼成することにより製膜した。断面のSEM観察と元素分析より、アルミナ細孔中の生成酸化物がアルミナ化合物となっていることがわかった。これより、ペロブスカイトなど金属酸化物とアルミナ基材とのコンポジット膜を開発する場合には、アルミナ基材の前処理などにより、アルミナの溶出を防ぐことが重要である。
銀-アルミナ複合膜は、CVD法と無電解メッキ法により、平均細孔径0.2μmの多孔質アルミナチューブ上で製膜した。TGにより銀粉末の酸素取り込み量を調べたところ、銀は200℃付近から酸素を吸着、脱着することがわかった。このため、銀膜では数百度という低温でのメタンの部分酸化への展開も可能であると思われる。無電解メッキ法により製膜した銀膜は、400℃の乾燥空気より酸素を選択的に透過した。しかし、酸素の選択性は低く、単成分窒素透過速度が大きく、ピンホールが残っていることが示唆された。断面のSEM観察より、アルミナ基材の上に、数μm程度の銀の粒子が確認され緻密でないことがわかった。これより、高い酸素選択透過性を得るためには、銀の製膜速度などをコントロールし、緻密な銀膜を製膜することが重要であると考えられる。
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