| 研究概要 |
本研究は、水素を多量に含有するコークス炉ガス(H_2-CH_4-CO)からの新規な水素・分離精製プロセスの開発を目指し、高温還元雰囲気下で使用可能なプロトン導電性固体電解質SrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>に着目し、電気化学的手法による高温水素含有混合ガスからの水素分離・精製を目的とした。本年度は、水素分離材料であるプロトン導電性固体電解質の試作と物性評価を行い、以下の知見が得られた。
(1)SPS法(Spark Plasma Sintering)を用いて、相対密度約98〜99%の緻密なSrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>の作製に成功した。また、作製したSrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>は高温水素及び炭酸ガス雰囲気(1000℃)で化学的に安定であった。
(2)SPS法(1400℃,5min.)で作製したSrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>は、通常の固相焼結(1580℃,10h)の試料よりも水素雰囲気において高い導電性を示すことがわかった。また、SPS法の処理温度の上昇とともに試料が緻密化し、導電性が向上することを見出した。
(3)SrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>を固体電解質として用いた水素濃淡電池における起電力測定から、SPS法(1400℃,5min.)で作製した試料はイオン輸率がほぼ1となり、試料の電子伝導性が小さいことがわかった。
次年度は、作製した試料を用いて電気化学的手法による高温水素含有混合ガスからの水素分離・精製実験を行い、プロトン導電性固体電解質SrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>の水素分離・精製の有効性を実証する。
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