| 研究概要 |
パラジウム合金膜は金属を用いた水素分離膜としては最も優れた性能を有しているが、このものは非常に高価である上、操作温度に制限があるなどの難点がある。LaNi_5はパラジウムより安価でかつ低温・低圧で優れた水素吸蔵能を示す。このLaNi_5を薄膜化することによる新しい水素分離法の開発が試みられてきたが、ガス透過速度についてはまだ充分な値に達していない。本研究では、ガス透過速度の向上を目指し、LaNi_5よりさらに低温・低圧において水素吸収-放出が可能なCaNi_5を用いた水素分離膜の開発を試みた。分離膜は水素透過性のあるポリイミド膜上にNi膜、CaNi_<4,2>膜を順次スパッタ法により形成させたもので、金属層の厚さは約1μmであった。1.5×10^5PaのH_2(50mol%)-CO(50mol%)混合ガスをこの分離膜に供給したところ、透過ガス中に水素が最高99%の純度で濃縮されることがわかった。また、この膜のガス透過速度はLaNi_5多層膜の場合の2〜3倍大きいことが示された。Ca-Ni合金膜の主成分はNiであり、また多層膜のベ-スにNiを用いているため、Ni膜のみの水素分離試験も行いNi/CaNi_<4,2>多層膜との比較を行った。318〜368の測定温度全領域に亘り、Ni/CaNi_<4.2>膜の透過係数はNi膜のみのそれを上回っていることが確認された。両者の差は低温領域において増大することも示された。Ca-Niアモルファス膜におよぼす水素混合ガス中のCOの影響を調べたところ、試料は368K,2.5×10^6PaのH_2-CO混合ガス中に9日間放置された後でも全く光沢を失わず、鏡面状態を維持していることがわかった。また光電子分光分析の結果、H_2-COガス処理前後で試料の表面状態はほとんど変化していないことが示された。このようにアモルファスCa-Ni膜が優れた耐性を有しているのは、膜形成直後に表面に薄いち密な酸化膜が形成され、これが保護膜となりCOの膜内部への浸蝕を妨げているためと考えられる。
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