JP2005262082A - 水素分離膜、その製造方法並びに水素の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】焼結金属からなる多孔質支持体、該支持体表面に形成された、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜、及び該薄膜上に形成されたパラジウム又はパラジウム合金の薄膜からなることを特徴とする水素分離膜。
【選択図】なし
Description
1.焼結金属からなる多孔質支持体、該支持体表面に形成された、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜、及び該薄膜上に形成されたパラジウム又はパラジウム合金の薄膜からなることを特徴とする水素分離膜。
2.多孔質支持体表面又は焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜表面に存在する空隙部に、金属、金属酸化物、セラミックス及びこれらの前躯体成分からなる群から選択された少なくとも1種が充填された上記項1記載の水素分離膜。
3.焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属が、銀、金、インジウム、錫及び鉛からなる群から選択された少なくとも1種である上記項1又は2に記載の水素分離膜。
4.焼結金属からなる多孔質支持体の表面に、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜を形成後、該薄膜上にパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成することを特徴とする水素分離膜の製造方法。
5.多孔質支持体表面又は焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜表面に存在する空隙部に、金属微粒子、金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子及びこれらの成分の前駆体微粒子からなる群から選択された少なくとも1種の微粒子を充填する工程をさらに有する上記項4記載の製造方法。
6.焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属が、銀、金、インジウム、錫及び鉛からなる群から選択された少なくとも1種である上記項4又は5に記載の水素分離膜の製造方法。
7.上記項1〜3のいずれかに記載の水素分離膜により隔離された一方の側に水素含有混合気体を存在させ、他方の側の水素分圧を水素含有混合気体側の水素分圧未満とすることを特徴とする水素含有混合気体からの水素の分離方法。
以下、本発明の水素分離膜、その製造方法及び水素の分離方法について説明する。
本発明の水素分離膜は、焼結金属からなる多孔質支持体、該支持体表面に形成された、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜、及び該薄膜上に形成されたパラジウム又はパラジウム合金の薄膜からなる。
本発明の水素分離膜は、常法に従って、水素を含有する混合気体から水素のみを分離するために使用できる。例えば、該水素分離膜によって隔離された一方の側に水素含有混合気体を位置させて該水素分離膜の一方の面を水素含有気体と接触させ、他方の面側の水素分圧を水素含有混合気体側の水素分圧未満とすればよい。これにより水素分離膜中を水素が選択的に透過して、水素含有混合気体側にある水素のみを反対側に移動させて分離することができる。この場合の水素分離膜の温度は、通常200〜700℃、好ましくは300〜600℃程度とすればよい。温度が低すぎるとパラジウム又はパラジウム合金薄膜中の脆化が生じ易くなり、温度が高すぎると膜の劣化が生じ易くなるので好ましくない。
一方を封じた円筒状ステンレス製焼結金属管(内径7mm、外径10mm、平均表面細孔径1μm)の表面(管の外側の面)に無電解めっきにより銀薄膜(膜厚1μm)を形成した。次いで、その上に無電解めっきによりパラジウム薄膜(膜厚5μm)を形成した。さらに、電気めっきによりパラジウム薄膜(膜厚5μm)を形成してパラジウム膜厚を増加させて、最終的にパラジウム膜厚を10μmにした。
一方を封じた円筒状ステンレス製焼結金属管(内径7mm、外径10mm、平均表面細孔径5μm)の表面(管の外側の面)に電気めっきにより銀薄膜(膜厚0.3μm)を形成した。次いで、水酸化アルミニウム微粒子を無電解めっき用触媒付与剤に分散させた分散液を焼結金属管の内部を減圧することにより吸引し、水酸化アルミニウム微粒子を焼結金属管の表面細孔中に堆積させた。その後、その上に無電解めっきによりパラジウム薄膜(膜厚8μm)を形成した。
一方を封じた円筒状ステンレス製焼結金属管(内径7mm、外径10mm、平均表面細孔径5μm)の表面(管の外側の面)に電気めっきにより銀薄膜(膜厚0.3μm)を形成した。次いで、水酸化アルミニウム微粒子を無電解めっき用触媒付与剤に分散させた分散液を焼結金属管の内部を減圧することにより吸引し、水酸化アルミニウム微粒子を焼結金属管の表面細孔中に堆積させた。その後、その上に無電解めっきによりパラジウム薄膜(膜厚3μm)を形成した。
一方を封じた円筒状ステンレス製焼結金属管(内径7mm、外径10mm、平均表面細孔径5μm)の表面(管の外側の面)に電気めっきにより金薄膜(膜厚0.5μm)を形成した。次いで、水酸化アルミニウム微粒子を無電解めっき用触媒付与剤に分散させた分散液を焼結金属管の内部を減圧することにより吸引し、水酸化アルミニウム微粒子を焼結金属管の表面細孔中に堆積させた。その後、その上に無電解めっきによりパラジウム薄膜(膜厚3μm)を形成した。さらに、その上に電気めっきによりパラジウム・銀合金薄膜(膜厚2μm)を形成した。
一方を封じた円筒状ステンレス製焼結金属管(内径7mm、外径10mm、平均表面細孔径5μm)を用意した。次いで、水酸化アルミニウム微粒子を無電解めっき用触媒付与剤に分散させた分散液を焼結金属管の内部を減圧することにより吸引し、水酸化アルミニウム微粒子を焼結金属管の表面細孔中に堆積させた。その後、その上に無電解めっきによりパラジウム薄膜(膜厚8μm)を形成した。次いで、パラジウム・銀合金薄膜を形成した金属管を120℃で10時間乾燥後、500℃アルゴン気流中で5時間熱処理を行って水素分離膜を製造した。
製造例1で製造した水素分離膜を500℃に保持し、分離膜の外側に水素2気圧とアルゴン2気圧との混合気体を置き、分離膜の内側を大気圧とした。
製造例2で製造した水素分離膜を500℃に保持し、分離膜の外側に水素2気圧とアルゴン2気圧との混合気体を置き、分離膜の内側を大気圧とした。
製造例3で製造した水素分離膜を500℃に保持し、分離膜の外側に水素2気圧とアルゴン2気圧との混合気体を置き、分離膜の内側を大気圧とした。
製造例4で製造した水素分離膜を500℃に保持し、分離膜の外側に水素2気圧とアルゴン2気圧との混合気体を置き、分離膜の内側を大気圧とした。
比較製造例1で製造した水素分離膜を500℃に保持し、分離膜の外側に水素2気圧とアルゴン2気圧との混合気体を置き、分離膜の内側を大気圧とした。
Claims (7)
- 焼結金属からなる多孔質支持体、該支持体表面に形成された、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜、及び該薄膜上に形成されたパラジウム又はパラジウム合金の薄膜からなることを特徴とする水素分離膜。
- 多孔質支持体表面又は焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜表面に存在する空隙部に、金属、金属酸化物、セラミックス及びこれらの前躯体成分からなる群から選択された少なくとも1種が充填された請求項1記載の水素分離膜。
- 焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属が、銀、金、インジウム、錫及び鉛からなる群から選択された少なくとも1種である請求項1又は2に記載の水素分離膜。
- 焼結金属からなる多孔質支持体の表面に、該焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜を形成後、該薄膜上にパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成することを特徴とする水素分離膜の製造方法。
- 多孔質支持体表面又は焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属からなる薄膜表面に存在する空隙部に、金属微粒子、金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子及びこれらの成分の前駆体微粒子からなる群から選択された少なくとも1種の微粒子を充填する工程をさらに有する請求項4記載の製造方法。
- 焼結金属の構成元素と固溶体を形成しない金属が、銀、金、インジウム、錫及び鉛からなる群から選択された少なくとも1種である請求項4又は5に記載の水素分離膜の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の水素分離膜により隔離された一方の側に水素含有混合気体を存在させ、他方の側の水素分圧を水素含有混合気体側の水素分圧未満とすることを特徴とする水素含有混合気体からの水素の分離方法。
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