Enhancement of durability of palladium membrane having high hydrogen permeability by easy moving ceramic intermediate powders

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: KATOH Masahiro 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (80274257)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: パラジウム膜 / 易動性 / セラミックス系微粒子 / 中間層 / 多孔質SUS支持体

Outline of Final Research Achievements

In this study, easy moving ceramics intermediate powders (titanium oxide or zeolites) were introduced into porous stainless steel (SUS) supports with wide pore size distribution. The aggregated USY zeolites were introduced into porous SUS tube (average pore diameter: 0.2 micrometer), the selectivity (hydrogen/helium) of palladium membrane (membrane thickness: 10 micrometer) reached 1100, and exceeded 700 after durability tests for 50 hours.
As the results, the matching the pore size distribution over surface of porous SUS support and particle distributions of intermediate powders was important. The successful matching leads both high hydrogen selectivity and durability.

Free Research Field

化学工学・分離工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素社会の実現にはいくつかの方策がある。我々が注目する「オンサイト水素製造」では、パラジウム（Pd）膜をベースとした膜型水素製造器の開発が進められている。しかし、Pdの価格は昨今高騰しており、高い水素透過性を得るためにも薄膜化が求められ，加えて長期間の耐久性が不可欠である。そこで、本研究でこれらを実現するために確立した「支持体表面の細孔径分布と易動性をもつセラミックス系微粒子の粒度分布のマッチングに基づく多孔質SUS支持体への中間層導入技術」は微粒子工学の観点からも意義深い。さらに、「制御された支持体表面へのPdの薄膜形成技術」は社会実装可能な技術の提案という点から社会的意義が大きい。