酸化物イオン-電子伝導体複相膜の微構造制御とエアセパレー ション

氧化物离子-电子导体多相膜的微观结构控制与空气分离

• 批准号: 22K05294
• 负责人: 打越 哲郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05294/
• 关键词: エアセパレーション; 酸素分離膜; 酸化物イオン伝導体; 電子伝導体; 粉体プロセス; セラミックス; 酸化物イオン伝導; 電子伝導; コロイドプロセス

エアセパレーションガスと呼ばれる窒素、酸素、アルゴンガスは、大気の主な構成物質であり、大気から選択分離・精製することで工業的に製造される。中でも、酸素の用途は、産業、医療分野など多岐に渡り、高純度な酸素をその場で製造・供給できるオンサイト型の酸素製造装置へのニーズは高まっている。酸化物イオンと電子の混合伝導性体（MIEC）を用いた酸素分離膜は、膜両側の酸素分圧差を駆動力とし、酸化物イオンを介して高純度な酸素を選択分離する電気化学デバイスとして有望である。しかし、高い酸化物イオン拡散速度を示すペロブスカイト型酸化物MIECを素材とする酸素分離膜でも、材料組成の最適化による酸化物イオン伝導性と電子伝導性の両立やそれらの向上には限界があり、より高い酸化物イオン拡散性を示す酸化物イオン伝導体と電子伝導体を組み合わせたコンポジット材料からなる2相複合膜への期待が高まっている。2022年度は、YSZ-C複相膜の作製と評価を行った。8Y-ZrO2粉末、蒸留水、分散剤としてのポリアクリル酸アンモニウムを混合しスラリーを調製した。 次に、カーボンフェルト（直径20mmΦ）の空隙中にスラリーを真空含浸させた。その後、試料を乾燥し、80 MPaの印加圧力下で1200、1400、および1600℃で10分間、放電プラズマ焼結により焼結した。 焼結後のYSZとカーボンフェルト間の相安定性と化学的適合性はXRDとSEMにより確認した。 1200℃および1400℃における焼結膜は8YSZおよびグラファイトであったが、焼結温度を1600℃まで上げると、第二相である炭化ジルコニアの小さなピークが観察された。1200、1400、および1600℃で焼結した膜の微細構造は、膜が完全に緻密化されており、良好な2相複合膜が作製できた。

The main constituent substances of large amounts of phosphorus, phosphorus, The application of Chinese medicine and acid is divided into industrial and medical fields. The production and supply of high-purity acid is divided into production and supply. The production equipment of acid is divided into high-purity production and supply. Acidification and electron mixing conductivity (MIEC) is expected to be used in the separation of acids by membrane and membrane side acid separation pressure difference, acid separation by medium and high purity acid separation by electrochemistry. Optimization of the material composition of the MIEC for acid separation membranes, the conductivity and electron conductivity of the MIEC, and the separation velocity of the MIEC. The high dispersion of acid compounds and electron conductors is expected to increase the heat resistance of two-phase composite films. YSZ-C multiphase film production evaluation in 2022. 8 Y-ZrO2 powder, distilled water, dispersing agent, mixing agent, etc. In the second place, the vacuum impregnation is carried out in the gap between the two parts (diameter 20mmΦ). After drying, the sample was sintered at 1200 ℃, 1400 ℃ and 1600℃ for 10 minutes under 80 MPa. The phase stability of sintered YSZ was confirmed by XRD and SEM. Sintered films at 1200℃ to 1400℃ are 8YSZ, sintered at 1600℃, and sintered at 1600℃. The fine structure of the sintered film at 1200, 1400, and 1600℃ is completely densified and the two-phase composite film is well prepared.

项目成果

A novel technique for fabrication of dual phase oxygen separation membrane using spark plasma sintering process

放电等离子烧结法制备双相氧分离膜的新技术

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Eksatit;K. Ishii;M. Uematsu;K. Kobayashi;T. S. Suzuki;T. Uchikoshi
• 通讯作者: T. Uchikoshi