| 研究実績の概要 |
これまで報告されているSiC系ガス分離膜は高い焼成温度、コーティング毎の焼成、CVI処理による熱履歴はアモルファスネットワークの緻密化につながり、実用上十分な水素透過率と水素選択透過性を両立することは困 難であった。
これらの問題を解決するため、Si-C結合を含む有機金属を出発原料として、対向拡散 CVD法にて、メソポーラス細孔内にSiC膜を合成することで水素透過率と水素選択透過性の両立を試みた。
SiC源として、シラクロブタン(SCB)を使用した。この原料は熱で-Si-CH2-Si-骨格を有する材料に変化する特徴を有している。多孔質支持基材はφ3 mm、細孔径150 nmのalpha-Al2O3基材上に Ni添加gamma-Al2O3を2層コートしたものを使用した。メソポーラス中間層の細孔径は8nmであった。CVDにおけるSCBのキャリアガスとしてAr、反応ガスとしてH2を使用した。膜のガス透過特性は純ガスを用いた減圧法で評価した。ガス種は He, H2, CO2, Ar, N2で、測定温度は50～400℃であった。
473Kにおける水素透過率は1.2E-7 mol/m2・s・Pa、H2/CO2=2600であった。CO2, Ar, N2はほぼ同じような透過率で、細孔径分布が非常にシャープであることを示していた。透過 率の温度依存性から計算した活性化エネルギーはHe 9.8k J/mol 、H2 11.2kJ/molであった。他のガスも活性拡散支配であり、極めて欠陥の少ない膜が合成されていた。
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