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高効率水素製造を可能とするガス分離セラミックス多孔体に関する研究

可高效制氢的气体分离陶瓷多孔体的研究

基本信息

批准号：
21K05265
负责人：
高橋誠治
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Japan Fine Ceramics Center
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05265/
关键词：
水素製造ガス分離多孔体アルミナ水素分離噴霧熱分解

项目摘要

水素製造の主流は、ナフサなどの水蒸気改質反応により合成され、圧力スウィング法や低温蒸留法により水素が分離され、商用されている。より効率的に水素を分離するために、ポリマー膜、パラジウム膜、非晶質シリカ膜などが検討されているが、さらに効率的かつ低コストの方法が望まれている。多孔体の孔径を数十nmに制御することで、水素と二酸化炭素を分離する研究がなされており、この方法であればその目標を達成できる可能性がある。申請者らは、多孔質球状粒子を原料として用い多孔体を合成することで、均一分布したサブミクロンの孔径の多孔体の合成に成功している。これら技術を融合させることで、量産可能な高効率水素分離多孔体の製造が可能と考えられ、これを目的として研究を行った。多孔体の成分として、構造セラミックスとして実績のあるアルミナを用いた。アルミナ多孔質球状粒子は噴霧熱分解法で合成した。原料として、硝酸アルミニウム９水和物、クエン酸、アンモニア水をもちいて、溶液を超音波振動子によってミスト化する。ミストを一定流量の空気で、高温に保持した電気炉に導入し、出口側に用意した捕集器で粒子を回収する。粒子を仮焼後、成形し、1100℃2時間焼成することで、α-アルミナ多孔体を得た。アルキメデス法により開気孔率約60%, 吸着等温線から孔径ピーク100nm程度の多孔体であることがわかった。現在、さらに孔径ピークを数10nmとするための粒子の処理方法を検討するとともに、ガス透過特性の評価の準備を行っている。

The main stream of water production is water vapor modification, synthesis, pressure reduction, low temperature evaporation, separation and commercial use. Efficient water separation, such as polymer films, polymer films, and amorphous films, has been discussed, and efficient and low-cost methods are also expected. The pore size of porous body is controlled by tens of nm, and the separation of water element and diacid carbon is possible. The applicant succeeded in synthesizing porous bodies with uniform pore size distribution from porous spherical particle raw materials. The technology is integrated into the production of porous materials with high efficiency. The composition and structure of the porous body are different from those of the porous body. Porous spherical particles are synthesized by spray pyrolysis. Raw materials, nitric acid, water, acid, water, solution, ultrasonic vibrator, etc. The air at a certain flow rate, the high temperature, the induction of the electric furnace, and the particle trap at the outlet side are collected. After the particles are fired, the formation is completed, and the porous body is obtained by firing at 1100℃ for 2 times. Open porosity is about 60%, adsorption isotherm is about 100nm, porous body is about 100nm. Now, the preparation of particle processing method for pore size up to 10nm is discussed.