Ni-プロトン導電性酸化物を用いた水素分離型リフォーマーの開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05670
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 板垣 吉晃 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (30325146)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 水素分離膜 / セラミック / 両極性伝導

研究成果の概要

Ni-BCY-GDCサーメットのGDC添加による組織微細化効果、導電率および水素透過特性への影響を調査し，水素透過特性に及ぼす組成の最適化を行った。GDC 10 vol％未満ではGDC量が減少するにつれてNiおよびBCY相ともに粒径が増大した。この変化による電子導電率への影響はほとんど見られなかったが、水素透過試験においてはGDC添加10vol%最大となり700℃で最大水素透過流束0.142 ml min^-1 cm^-2を示した。Ni40vol％-BCY-GDCサーメットにおいてGDC 10 vol%が最適組成であることが判明した。

自由記述の分野

セラミック材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではPdに替わる水素透過膜の開発を目指し，Niとプロトン導電酸化物（BCY）からなるセラミック系水素透過膜の作製と評価を行った。水素透過特性は添加物であるGDCの含有量に大きく依存し，GDCの体積分率10vol%で最適組成となることを見出した。これは，GDC添加によりNiによる電子伝導とBCYによるプロトン導電率が両立されることによるものであることが分かった。現状ではPdの特性の1/10程度であることから，さらに材料のプロトン導電や水素原子の拡散性能を向上させていく必要がある。