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パラジウム膜を用いて達成しうる最大水素透過流束の評価

评估使用钯膜可实现的最大氢渗透通量

基本信息

批准号：
11F01207
负责人：
原重樹
金额：
$ 0.83万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01207/
关键词：
水素パラジウム分離膜燃料電池

项目摘要

パラジウム(Pd)膜は高分子膜や無機膜に比して高い水素選択性および透過性能を有していることから燃料電池に必要な水素の精製への利用が期待されている。Pd膜の水素透過流束は膜厚に反比例し増大するが、そのうちに水素分子の吸着・脱離といった表面過程の影響が顕著となって透過流束は限界に達すると考えられている。しかしその実験的根拠は十分でない。そこで本研究は有効表面積を小さくすることで表面律速の状況を作り出し、Pd膜で得られる水素透過流束の上限を実験的に評価することを目的とした。有効表面積を小さくするためにPd膜表面にリソグラフィーの技術を活用して銅(Cu)のマスクを形成することを特長としている。スパッタリング法、電気メッキ法でCuを被覆したPd膜を作製してその水素透過特性を調べた。Cu層に開口のない試料において、当初水素透過性に大きな経時変化が見られ、それがCuのPd中への拡散に起因することが判明した。そこで、安定した透過特性が得られるよう層状構造を工夫し、Cuを他の元素に変えるなど試み、マイクロメートルレベルの開口を有するマスクの作製に成功した。しかしながら、最大流束の評価には至らなかった。一方で、水素濃度による拡散係数や溶解度係数の変化を調べるため新しい透過モデルの構築を行った。その結果、水素透過係数が圧力に依存する非理想的な挙動の程度を表す指標の提案に至った。これまで広く用いられていたが十分な理論的根拠のなかった指数則を使わずとも、この指標を用いて理想からのずれを表現できることを示すことに成功した。

The high selectivity and permeability of Pd (Pd) films, both polymer and inorganic films, are expected to improve the purification and utilization of water elements necessary for fuel cells. The influence of adsorption and desorption of water molecules on the surface process of Pd film increases in proportion to the thickness of Pd film The root of the disease is very deep. This study aims to evaluate the surface area of Pd films and the surface velocity of Pd films. The surface area of Pd film is small, and the surface area of Pd film is large. Cu-coated Pd films are prepared by the method of electrochemistry and the method of adjusting the water transmission characteristics. The Cu layer is open to the sample, the initial water permeability is large, and the cause of the Cu layer dispersion is determined. The stability and transmission characteristics were obtained. The layered structure and Cu elements were successfully manufactured. The maximum flux is evaluated. The change of dispersion coefficient and solubility coefficient of water concentration in a square meter can be adjusted by changing the structure of water concentration. The results show that the water transmission coefficient depends on the pressure and the degree of non-ideal vibration. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else.