JP2000119002A - 耐圧水素透過膜の製造方法及び補修方法 - Google Patents
耐圧水素透過膜の製造方法及び補修方法Info
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- JP2000119002A JP2000119002A JP29051198A JP29051198A JP2000119002A JP 2000119002 A JP2000119002 A JP 2000119002A JP 29051198 A JP29051198 A JP 29051198A JP 29051198 A JP29051198 A JP 29051198A JP 2000119002 A JP2000119002 A JP 2000119002A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質板の上にパラジウム膜を均一に、かつ
ピンホールが少ない膜を形成する製造方法を提供するこ
とを目的とする。さらにピンホールが発生したときの補
修方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ニッケル粉末を焼成して多孔質板を形成
し、この多孔質板の表面に生じた空孔を粒径１μｍ以下
のニッケルの粒子で覆い、４００℃〜９００℃の温度で
約１時間焼成し、このニッケル粒子を焼成した表面に、
パラジウムのメッキをする。
ピンホールが少ない膜を形成する製造方法を提供するこ
とを目的とする。さらにピンホールが発生したときの補
修方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ニッケル粉末を焼成して多孔質板を形成
し、この多孔質板の表面に生じた空孔を粒径１μｍ以下
のニッケルの粒子で覆い、４００℃〜９００℃の温度で
約１時間焼成し、このニッケル粒子を焼成した表面に、
パラジウムのメッキをする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐圧水素透過膜の
製造方法とその補修方法関する。
製造方法とその補修方法関する。
【０００２】
【従来の技術】水素の精製方法としてパラジウム膜を使
用して水素混合気体から水素のみを選択的に透過させる
水素分離方法が知られている。この方法は、パラジウム
の薄膜で円筒状のチューブを作り、その一端を密封溶接
し、チューブの外側に加圧された原料水素ガスを供給
し、一定温度まで加熱すると水素のみがチューブ内に入
るので、この水素を取り出すものである。
用して水素混合気体から水素のみを選択的に透過させる
水素分離方法が知られている。この方法は、パラジウム
の薄膜で円筒状のチューブを作り、その一端を密封溶接
し、チューブの外側に加圧された原料水素ガスを供給
し、一定温度まで加熱すると水素のみがチューブ内に入
るので、この水素を取り出すものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
パラジウム膜に加圧するため、膜厚を厚くする必要があ
り、膜厚を厚くすると高価なパラジウムの使用量が多く
なる。また膜厚が厚くなると水素透過量が減少するとい
う問題が発生する。このため補強材として多孔質板に直
接パラジウムをメッキする方法が提案されている。しか
しこの方法では、多孔質板の孔の上にメッキがうまく乗
らず、またパラジウムの膜厚が不均一になるという問題
があった。また、パラジウムの膜にピンホールが発生し
やすいという問題も発生していた。
パラジウム膜に加圧するため、膜厚を厚くする必要があ
り、膜厚を厚くすると高価なパラジウムの使用量が多く
なる。また膜厚が厚くなると水素透過量が減少するとい
う問題が発生する。このため補強材として多孔質板に直
接パラジウムをメッキする方法が提案されている。しか
しこの方法では、多孔質板の孔の上にメッキがうまく乗
らず、またパラジウムの膜厚が不均一になるという問題
があった。また、パラジウムの膜にピンホールが発生し
やすいという問題も発生していた。
【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、多孔質板の上にパラジウム膜を均一に、かつピ
ンホールが少ない膜を形成する製造方法を提供すること
を目的とする。さらにピンホールが発生したときの補修
方法を提供することを目的とする。
もので、多孔質板の上にパラジウム膜を均一に、かつピ
ンホールが少ない膜を形成する製造方法を提供すること
を目的とする。さらにピンホールが発生したときの補修
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、ニッケル粉末を焼成して多孔
質板を形成し、この多孔質板の表面に生じた空孔を粒径
１μｍ以下のニッケルの粒子で覆い、４００〜９００℃
の温度で約１時間焼成し、このニッケル粒子を焼成した
表面に、パラジウムのメッキをする。
め、請求項１の発明では、ニッケル粉末を焼成して多孔
質板を形成し、この多孔質板の表面に生じた空孔を粒径
１μｍ以下のニッケルの粒子で覆い、４００〜９００℃
の温度で約１時間焼成し、このニッケル粒子を焼成した
表面に、パラジウムのメッキをする。
【０００６】ニッケル多孔質板の表面には、０．１〜１
０μｍの孔径の空孔が存在するため、直接メッキすると
メッキ層が不均一になったり、厚くなったり、ピンホー
ルが発生したりする。このため、この多孔質板の表面を
ニッケルの粒子で覆い焼成して表面をなめらかにする封
孔処理を行い、その表面にパラジウムのメッキをする。
これによりニッケル多孔質板の表面に均一でピンホール
の少ないパラジウム膜を形成することができる。なおニ
ッケル粒子の焼成温度を４００℃以下とすると十分な焼
成ができず、９００℃を越えるとニッケル多孔質板の変
形が大きくなる。また、メッキの温度を８０℃以上、電
流密度３Ａ／ｃｍ2 以上とするとパラジウム膜の厚み管
理が困難となる。しかしメッキ温度、電流密度を低くす
ると、メッキに時間がかかるので、メッキの温度を２０
℃以上、電流密度を０．０５Ａ／ｃｍ2 以上とするのが
よい。
０μｍの孔径の空孔が存在するため、直接メッキすると
メッキ層が不均一になったり、厚くなったり、ピンホー
ルが発生したりする。このため、この多孔質板の表面を
ニッケルの粒子で覆い焼成して表面をなめらかにする封
孔処理を行い、その表面にパラジウムのメッキをする。
これによりニッケル多孔質板の表面に均一でピンホール
の少ないパラジウム膜を形成することができる。なおニ
ッケル粒子の焼成温度を４００℃以下とすると十分な焼
成ができず、９００℃を越えるとニッケル多孔質板の変
形が大きくなる。また、メッキの温度を８０℃以上、電
流密度３Ａ／ｃｍ2 以上とするとパラジウム膜の厚み管
理が困難となる。しかしメッキ温度、電流密度を低くす
ると、メッキに時間がかかるので、メッキの温度を２０
℃以上、電流密度を０．０５Ａ／ｃｍ2 以上とするのが
よい。
【０００７】請求項２の発明では、請求項１の方法で製
造した耐圧水素透過膜に生じたピンホールの補修方法で
あって、粒径１μｍ以下のパラジウム粒子に溶剤を加え
てペースト状とし、パラジウム膜に生じたピンホールを
前記ペーストで塞いだ後、４００℃〜９００℃の真空を
含む非酸化雰囲気中で１０Ｎ／ｍｍ2 以下の圧力で加熱
する。
造した耐圧水素透過膜に生じたピンホールの補修方法で
あって、粒径１μｍ以下のパラジウム粒子に溶剤を加え
てペースト状とし、パラジウム膜に生じたピンホールを
前記ペーストで塞いだ後、４００℃〜９００℃の真空を
含む非酸化雰囲気中で１０Ｎ／ｍｍ2 以下の圧力で加熱
する。
【０００８】ピンホールの大きさはニッケル多孔質板の
表面に生じる空孔の孔径と同程度の０．１〜１０μｍの
孔径のものが多いので、粒径１μｍ以下のパラジウム粒
子に溶剤を加えたペーストをピンホールの発生したパラ
ジウム膜に塗布し、真空を含む非酸化雰囲気中で加熱、
加圧してパラジウム膜とパラジウム粒子を一体化し、ピ
ンホールを埋めることができる。なお、４００℃以下と
するとパラジウム粒子とパラジウム膜との一体化が困難
となり、９００℃を越えると多孔質板に変形が生じる。
また１０Ｎ／ｍｍ2 以上の圧力とすると多孔質板の変形
が大きくなり、装置価格も高くなる。しかしあまり低く
するとパラジウム膜とパラジウム粒子との一体化が十分
にできなくなるので、０．１Ｎ／ｍｍ2 以上とする。
表面に生じる空孔の孔径と同程度の０．１〜１０μｍの
孔径のものが多いので、粒径１μｍ以下のパラジウム粒
子に溶剤を加えたペーストをピンホールの発生したパラ
ジウム膜に塗布し、真空を含む非酸化雰囲気中で加熱、
加圧してパラジウム膜とパラジウム粒子を一体化し、ピ
ンホールを埋めることができる。なお、４００℃以下と
するとパラジウム粒子とパラジウム膜との一体化が困難
となり、９００℃を越えると多孔質板に変形が生じる。
また１０Ｎ／ｍｍ2 以上の圧力とすると多孔質板の変形
が大きくなり、装置価格も高くなる。しかしあまり低く
するとパラジウム膜とパラジウム粒子との一体化が十分
にできなくなるので、０．１Ｎ／ｍｍ2 以上とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本実施形態の耐圧水素透過膜
の製造方法を示す図である。本発明の製造方法は、ニッ
ケル多孔質板１の表面に存在する径が０．１〜１０μｍ
の空孔を１μｍ以下のニッケル微粒粉末２を用いて塞ぐ
封孔処理工程と、この封孔処理をして滑らかにした面に
パラジウムをメッキしてパラジウム膜３を形成するメッ
キ工程とからなる。
参照して説明する。図１は本実施形態の耐圧水素透過膜
の製造方法を示す図である。本発明の製造方法は、ニッ
ケル多孔質板１の表面に存在する径が０．１〜１０μｍ
の空孔を１μｍ以下のニッケル微粒粉末２を用いて塞ぐ
封孔処理工程と、この封孔処理をして滑らかにした面に
パラジウムをメッキしてパラジウム膜３を形成するメッ
キ工程とからなる。
【００１０】封孔処理において、先ず、ニッケル多孔質
板の製造をする。ニッケル多孔質板は、ニッケル粉末を
平坦な黒鉛板上に均等な厚さに敷きつめた後、還元雰囲
気で１０００℃、１時間加熱処理を施し、ニッケル粉末
を焼結した。厚さは０．８ｍｍ，１．５ｍｍ，３．０ｍ
ｍ，５．０ｍｍの４種類で、いずれも気孔率は約５０
％、空孔径は０．１〜１０μｍである。
板の製造をする。ニッケル多孔質板は、ニッケル粉末を
平坦な黒鉛板上に均等な厚さに敷きつめた後、還元雰囲
気で１０００℃、１時間加熱処理を施し、ニッケル粉末
を焼結した。厚さは０．８ｍｍ，１．５ｍｍ，３．０ｍ
ｍ，５．０ｍｍの４種類で、いずれも気孔率は約５０
％、空孔径は０．１〜１０μｍである。
【００１１】この各ニッケル多孔質板の片面に粒径０．
８〜１．０のニッケル粉末を約２ｇ／ｃｍ2 の密度で擦
り込み空孔を埋め、還元雰囲気で、温度６００℃で約１
時間加熱した。顕微鏡写真により１μｍ以上の空孔がな
くなることを確認した。
８〜１．０のニッケル粉末を約２ｇ／ｃｍ2 の密度で擦
り込み空孔を埋め、還元雰囲気で、温度６００℃で約１
時間加熱した。顕微鏡写真により１μｍ以上の空孔がな
くなることを確認した。
【００１２】メッキ工程において、メッキ槽温度；５０
℃、電流密度；０．１Ａ／ｃｍ2 、時間；８分で、１０
μｍのパラジウムの膜厚を得た。このパラジウム膜の顕
微鏡写真により、ピンホールが殆どないことを確認し
た。なお、電流密度、メッキ時間を調整することによ
り、１〜２０μｍ膜厚のパラジウムを得ることができ
る。
℃、電流密度；０．１Ａ／ｃｍ2 、時間；８分で、１０
μｍのパラジウムの膜厚を得た。このパラジウム膜の顕
微鏡写真により、ピンホールが殆どないことを確認し
た。なお、電流密度、メッキ時間を調整することによ
り、１〜２０μｍ膜厚のパラジウムを得ることができ
る。
【００１３】次にピンホールの補修として、１μｍ以下
のパラジウム微粉を有機溶剤と練り、ペースト状にした
後、これをピンホール部に塗布し、真空中で、温度５０
０℃で、圧力約０．２Ｎ／ｍｍ2 、約１時間、加熱し
た。顕微鏡写真によりピンホールがなくなることを確認
した。
のパラジウム微粉を有機溶剤と練り、ペースト状にした
後、これをピンホール部に塗布し、真空中で、温度５０
０℃で、圧力約０．２Ｎ／ｍｍ2 、約１時間、加熱し
た。顕微鏡写真によりピンホールがなくなることを確認
した。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は次の効果を奏する。 ニッケル多孔質板に封孔処理をし、メッキすること
によってニッケル多孔質板にほぼ均一な厚さでピンホー
ルの少ないパラジウム膜を生成することができる。 本発明のパラジウム膜製造方法では膜の大きさに制
限がないので、パラジウム膜の大型化が可能である。 メッキによりニッケル多孔質板にパラジウム膜を形
成するので、ニッケル多孔質板とパラジウム膜とを接合
するという作業は不要である。 パラジウム膜にピンホールが発生しても本発明の補
修方法で容易に補修できる。
は次の効果を奏する。 ニッケル多孔質板に封孔処理をし、メッキすること
によってニッケル多孔質板にほぼ均一な厚さでピンホー
ルの少ないパラジウム膜を生成することができる。 本発明のパラジウム膜製造方法では膜の大きさに制
限がないので、パラジウム膜の大型化が可能である。 メッキによりニッケル多孔質板にパラジウム膜を形
成するので、ニッケル多孔質板とパラジウム膜とを接合
するという作業は不要である。 パラジウム膜にピンホールが発生しても本発明の補
修方法で容易に補修できる。
【図１】本発明のパラジウム膜形成の原理を示す図であ
る。
る。
１ ニッケル多孔質板 ２ ニッケル微粒粉末 ３ パラジウム膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 実 東京都江東区豊洲３丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 竹田 誠一 神奈川県相模原市大山町１番30号 日本金 属工業株式会社相模原製造所内 (72)発明者 白江 克則 神奈川県相模原市大山町１番30号 日本金 属工業株式会社相模原製造所内 Ｆターム(参考） 4G040 FA01 FB09 FC01 FC07 FE01 4K018 AA07 DA21 DA35 FA23 KA22 4K022 AA02 AA37 AA41 BA14 DA06 EA04
Claims (2)
- 【請求項１】 ニッケル粉末を焼成して多孔質板を形成
し、この多孔質板の表面に生じた空孔を粒径１μｍ以下
のニッケルの粒子で覆い、４００℃〜９００℃の温度で
約１時間焼成し、このニッケル粒子を焼成した表面に、
パラジウムのメッキをすることを特徴とする平板構造の
耐圧水素透過膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法で製造した耐圧水素透過
膜に生じたピンホールの補修方法であって、粒径１μｍ
以下のパラジウム粒子に溶剤を加えてペースト状とし、
パラジウム膜に生じたピンホールを前記ペーストで塞い
だ後、４００℃〜９００℃の真空を含む非酸化雰囲気中
で１０Ｎ／ｍｍ2 以下の圧力で加熱することを特徴とす
る平板構造の耐圧水素透過膜の補修方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29051198A JP4117815B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 耐圧水素透過膜の製造方法及び補修方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29051198A JP4117815B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 耐圧水素透過膜の製造方法及び補修方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000119002A true JP2000119002A (ja) | 2000-04-25 |
| JP4117815B2 JP4117815B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=17756975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29051198A Expired - Fee Related JP4117815B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 耐圧水素透過膜の製造方法及び補修方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4117815B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008212795A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Nippon Steel Corp | 酸素分離膜の補修方法、酸素分離膜の再生方法、酸素分離膜、膜式酸素分離装置、及び膜型反応器 |
| CN104069741A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 兰州理工大学 | 透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法 |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP29051198A patent/JP4117815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008212795A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Nippon Steel Corp | 酸素分離膜の補修方法、酸素分離膜の再生方法、酸素分離膜、膜式酸素分離装置、及び膜型反応器 |
| JP4664933B2 (ja) * | 2007-03-01 | 2011-04-06 | 新日本製鐵株式会社 | 酸素分離膜の補修方法、酸素分離膜の再生方法、酸素分離膜、膜式酸素分離装置、及び膜型反応器 |
| CN104069741A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 兰州理工大学 | 透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4117815B2 (ja) | 2008-07-16 |
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