高透過性水素分離膜の作製と流動層メンブレンリアクターへの適用

高渗透氢分离膜的制备及其在流化床膜反应器中的应用

基本信息

  • 批准号:
    07750855
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、流動層型メンブレンリアクターに着目し、それに組み込み可能な水素分離膜の調製を行なった。VIII族金属は水素の溶解・拡散が可能で、かつ耐熱性を有するため、メンブレンリアクターへの適用が期待できる。そこで、CVD法により管状の多孔質アルミナ(外径:10mm、内径:7mm)上にVIII族金属薄膜を析出させ、機械的強度を失うことなく薄膜化することを試みた。各種VIII族金属のアセチルアセトナト錯体を昇華させ、それを窒素を同伴ガスとして、膜調製用反応器内に導入した。支持体の管内中央部に設置した熱源により加熱し、錯体を熱分解することで金属を析出させた。パラジウム、ルテニウム及び白金の錯体の昇華温度は、それぞれ433,473,473 Kが、分解温度は573,523,493 Kが最適であることがわかった。また、ほぼ水素のみ透過する膜を作製するには、パラジウムで24時間、ルテニウムでは14時間、白金では20時間のCVDが必要であった。これらの金属の中では、パラジウム膜が最も優れた水素透過能を示し、白金膜の約3倍の水素透過速度を示した。なお、パラジウム膜の水素透過性能は、膜厚4.5μmの無電解めっき法で調製した複合膜に比べ、673 Kで1.6倍の透過流束を与えた。この結果から、CVD法で作製した複合膜でのパラジウム担持量は、2.8μm程度の平滑なパラジウム複合膜の析出量に相当していることがわかった。また、各種VIII族金属膜の水素透過流束は、水素分圧の平方根の差に比例していたことから、透過の律速段階は原子状水素のパラジウム内での拡散にあることが明らかとなった。以上のように優れた水素透過性を示す、各種VIII族金属複合膜を流動層メンブレンリアクターへ組み込むため、キャンドル状の多孔質アルミナ膜への担持を行なった。CVDでは原料ガスを強制的に多孔質アルミナ細孔内に導入することで細孔内への金属膜の製膜が可能であり、現在、流動媒体との摩擦に対する耐久性について検討している。
In this study, the modulation of water element separation membrane was studied. Group VIII metals are soluble, dispersible, heat resistant, and suitable for use. Therefore, we are trying to make a thin film of Group VIII metal on a tubular porous alumina (outer diameter:10mm, inner diameter:7mm) by CVD method, which will cause a loss of mechanical strength. A variety of group VIII metals are introduced into the reaction vessel for sublimation, film modulation and other elements. A heat source is provided in the center of the support tube to heat and decompose the support tube. The sublimation temperature and decomposition temperature of platinum are 433,473,473 K and 573,523,493 K respectively. For example, if you want to make a film for the transmission of water, you need to make a CVD for 24 hours, 14 hours and 20 hours. The platinum film is about 3 times as fast as the platinum film. The water permeability of the membrane is 1.6 times higher than that of the composite membrane modulated by the electroless method with a film thickness of 4.5μm at 673 K. As a result, the CVD method was used to prepare the composite film, and the deposition amount of the composite film was equivalent to the deposition amount of the smooth composite film of 2.8μm. The ratio of the difference between the square root of the water component and the water component of the various group VIII metal films is different. The ratio of the water component to the square root of the water component to the water component to the water component. The above-mentioned excellent water permeability shows that various Group VIII metal composite films are supported by a fluid layer, a porous layer and a porous layer. CVD is a process that can be used to prepare metal films in pores under the stress of raw materials, and to improve durability against friction in fluid media.

项目成果

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