水素分離型メンブレンリアクターへの組み込みを想定した白金族(金属)合金薄膜の作製

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還元電位の大きく異なるPdとAgの共析に電気めっき法を採用し、アノードにAg電極を使用し、H_3BO_3をめっき浴中に添加することで、めっき時の浴のpH変動が抑制され、良質な金属薄膜を形成することに成功した。析出物の金属組成は、めっき浴中の金属濃度を変化させることにより調整できるを実証した。また支持体として銀板を用い、グリシンを添加しためっき浴で低電流密度、中性域条件下でめっきを行うことで、析出物の表面状態が改善され、ピンホールやクランクの全くない薄膜が得られた。一方、CVD法により調製した担持白金族金属膜に関しては、水素透過機構について検討した。めっき法で調製した担持金属膜では水素がバルク中を拡散する溶解-拡散機構であるのに対し、CVD法で調製した担持金属膜では金属表面を表面拡散することにより、膜を透過する、いわゆる表面拡散機構と考えた。また、実用化を想定して、CVD法による担持白金族金属膜を用い、混合ガスからの水素分離試験を実施した。その結果、金属への吸着力が弱いメタンとヘリウムを水素に混合させた場合には、水素の透過を阻害せず、水素分圧から計算した理論値とほぼ同等の値を示した。一方、吸着力の強い一酸化炭素では、水素の透過を阻害し、混合ガス中の共存ガスの競争吸着により水素透過性能が大きく変化することを明らかにした。本研究で開発した水素分離膜を用いてメンブレンリアクターを作製し、炭化水素の水蒸気改質反応による水素製造において、その有効性を検証した。ブタンを用いたときには炭素析出による水素収率の低下が顕著であり、ブタンをメタン、CO,CO_2を主成分とした改質ガスにいったん変換した(予備改質)後、メンブレンリアクターに送入したところ、水素収率の低下は抑制された。