高耐久炭化ケイ素系水素分離膜の革新的合成手法開発と評価

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06901
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 永野 孝幸 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (70450848)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 功二 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 技師 (20552590)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 炭化ケイ素 / 多孔質 / スラリー / 分散 / コーティング

Outline of Annual Research Achievements

細孔径6ミクロン、外径φ12mm（内径9mm）、気孔率35%の炭化ケイ素多孔質チューブの表面細孔を修飾するための手法について検討した。炭化ケイ素多孔質基材は供給先が限られており、非対称型基材は市販されていない。粒子径1.5ミクロンの炭化ケイ素粒子を水、分散剤と混合してスラリー化し、チューブ先端を閉じたディップコート、大気オーブンによる乾燥後、アルゴン中で焼成することで多孔質基材の非対称化を試みた。多孔質基材上へスラリーをコーティングすると、多孔質基材内へスラリーの浸み込みが発生し、均一な膜をコートすることができなかった。そこで、多孔質基材の表面をデジタルマイクロスコープにて観察すると30ミクロン程度の孔が見られた。したがって、スラリー中に分散した炭化ケイ素の粒子径に対して、多孔質基材の細孔径が大きすぎることが原因として考えられた。そこで、基材メーカーにコーティング前後における多孔質基材の観察データをフィードバックして、細孔径2.5ミクロンの炭化ケイ素基材改良品を新たに作製した。
また、同時に細孔径6ミクロンの炭化ケイ素多孔質基材表面へガラスコートし、大気中で焼成することで基材表面のシールを検討したが、ガラスが島状に固まり、多孔質基材を均一に封孔することは困難であった。そこで、ガラスシール代替として、ポリカルボシラン系前駆体を基材表面にコート後、雰囲気焼成することで、多孔質基材表面を封孔並びにガスタイト化できることを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

炭化ケイ素多孔質基材の供給できるスペックが限られており、メーカーとデータのやりとりをして、非対称化に適した基材を作製するのに時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

新たに作製した細孔径2.5ミクロンの多孔質基材を用いて、非対称化の検討を行う。また、水系の他に非水系のスラリーを合成し、非対称化に適したコーティング手法を検討する。

Causes of Carryover

非対称型炭化ケイ素多孔質基材の試作中であり、粉体及び基材の必要量が想定量よりも少なかった。CVDに使用可能な非対称型基材が開発されれば、長さ500mmの基材を１本／日のペースで使用することになる。