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2021 年度 実績報告書

セラミックス系中間層微粒子の易動性がもたらす水素高透過性パラジウム膜の耐久性向上

研究課題

研究課題/領域番号 19K05124
研究機関徳島大学

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)

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)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードパラジウム膜 / セラミックス系微粒子 / 水素選択性向上 / 耐久性向上
研究実績の概要

パラジウム(Pd)膜は水素を高選択的に透過することができるが,ハンドリングで優位な多孔質ステンレススチール(SUS)支持体上に,高選択性,高透過性,高耐久性のPd膜を成膜するには,以下の4点が求められる。1.Pd緻密膜の薄膜化,2.水素の高速拡散,3.SUS支持体を構成する金属のPd膜中への拡散の阻止,4.Pd膜の耐久性向上
昨年度は平均細孔径0.5マイクロメートルの支持体の,表面の細孔径分布とのマッチングからZSM-5ゼオライトを採用し,9マイクロメートルのPd膜を成膜し,150程度のヘリウムに対する水素選択性と50時間の安定した耐久性が得られた。しかし,実反応での応用を考える時,さらなる選択率の向上が必要と判断した。そこで,本年度は,平均細孔径0.2マイクロメートルの支持体に注目し,さらなるPd膜の緻密化を図った。凝集したUSYゼオライトの粒子径分布が支持体表面の細孔径分布と一致することから,USYゼオライトを中間層微粒子として採用した。結果,膜厚10マイクロメートルのPd膜のヘリウムに対する水素選択率は1100を示し,50時間の耐久試験後も700を超える選択率を示した。よって,支持体表面の細孔径分布と導入するゼオライト系微粒子の粒度分布のマッチンクを考慮して,中間層を選択し導入することで,実用化に適した高い水素選択率と高い耐久性を示すことを見出した。
以上のことから,研究期間全体で,チタニア微粒子やゼオライト系微粒子を中間層として検討し,特に微粒子の粒度分布と支持体細孔の細孔径分布とのマッチングが成功すると,高い水素選択性と耐久性が達成されることを見出した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 多孔質アルミナ支持体上へのシリカライト膜の成膜と二酸化炭素の分離性2022

    • 著者名/発表者名
      畠山 大輝, 赤木 空良, 加藤 雅裕, 近江 靖則, 仲井 和之
    • 学会等名
      第24回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] チタニアを導入した多孔質SUS管への吸引法を伴う無電解めっきによるPd緻密膜の形成2022

    • 著者名/発表者名
      清家 滉士, 田中 千賀, 加藤 雅裕
    • 学会等名
      第24回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] シリカビーズを導入した多孔質SUS管への吸引圧力を変えた無電解めっきによるPd膜形成2022

    • 著者名/発表者名
      田中 千賀, 加藤 雅裕
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
  • [学会発表] 多孔質SUS管状支持体へのシリカライト膜の成膜と二酸化炭素の分離性2021

    • 著者名/発表者名
      赤木 空良, 山内 太陽, 加藤 雅裕, 仲井 和之
    • 学会等名
      第14回中四国若手CE合宿
  • [学会発表] 多孔質SUS支持体上に導入するゼオライト系微粒子の探索とパラジウムの薄膜化2021

    • 著者名/発表者名
      香西 朋哉, 寺﨑 勝薫, 加藤 雅裕
    • 学会等名
      第14回中四国若手CE合宿
  • [学会発表] 多孔質SUS支持体上にパラジウム薄膜を形成するための中間層微粒子の探索2021

    • 著者名/発表者名
      寺﨑 勝薫, 香西 朋哉, 加藤 雅裕
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
  • [学会発表] 二酸化炭素分離をめざした多孔質管状支持体へのシリカライト膜の成膜2021

    • 著者名/発表者名
      赤木 空良, 畠山 大輝, 加藤 雅裕, 近江 靖則, 仲井 和之
    • 学会等名
      第34回日本吸着学会研究発表会
  • [学会発表] パラジウムの薄膜化をめざした多孔質SUS支持体へのゼオライト系微粒子の導入2021

    • 著者名/発表者名
      寺﨑 勝薫, 香西 朋哉, 加藤 雅裕
    • 学会等名
      第37回ゼオライト研究発表会
  • [備考] 徳島大学/教育研究者総覧 加藤雅裕

    • URL

      http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/10695/profile-ja.html

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公開日: 2022-12-28  

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