JP2002355537A - 水素透過膜及びその製造方法 - Google Patents

水素透過膜及びその製造方法

Info

Publication number
JP2002355537A
JP2002355537A JP2001161386A JP2001161386A JP2002355537A JP 2002355537 A JP2002355537 A JP 2002355537A JP 2001161386 A JP2001161386 A JP 2001161386A JP 2001161386 A JP2001161386 A JP 2001161386A JP 2002355537 A JP2002355537 A JP 2002355537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
hydrogen
layer
fine
alloy film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001161386A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Tomioka
達也 冨岡
Mikio Ura
浦  幹夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2001161386A priority Critical patent/JP2002355537A/ja
Publication of JP2002355537A publication Critical patent/JP2002355537A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】水素の分離精製能力が高く且つ安価に製造する
ことのできる水素透過膜の製造方法を提供する。 【解決手段】金属粉末を焼結して成る多孔質支持体の一
方の表面にPd合金膜を形成した後、Pd合金膜の表面層に
冷間塑性加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はPd膜又はPd合金膜
を使用した複合構造の水素透過膜及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】燃料としてガソリン,都市ガスであるメ
タン又は液体であるメタノールやエタノール等の炭化水
素及び/又は酸素元素を含む炭化水素を水蒸気等により
改質して水素を生成する水素生成システムと燃料電池と
を結合したシステムが、可搬型電源,定置型電源,電気
自動車に搭載する電源等として期待されている。
【0003】しかしながら改質ガス中には1%程度の一
酸化炭素ガスが含まれており、これが固体高分子型の燃
料電池の電極触媒である白金を被毒するといった問題が
ある。固体高分子型の燃料電池の場合には、50ppm
程度の一酸化炭素ガスでも白金被毒を受けるため、一酸
化炭素ガス濃度を10ppm以下に低減する必要があ
る。
【0004】その低減方法として選択的に水素のみを透
過させるPd又はPdを含有する合金を使用した、水素混合
気体からの水素分離法が従来知られている。ここでPd又
はPd合金を水素分離体として用いる場合、通常これを薄
膜状に加工して使用する。
【0005】例えばPd膜又はPd合金膜で円筒状のチュー
ブを作り、その一端を密封溶接してチューブの外側に加
圧された原料水素ガスを供給し、そして一定温度まで加
熱するとチューブ表面に接触している水素分子は原子状
に解離し、Pdと固溶体を形成してPdに取り込まれる。
【0006】取り込まれた水素原子はチューブ内外の水
素分圧により、圧力が高いチューブの外側から低い内側
へ拡散し、その内側表面で再度水素分子となる。原料水
素ガスに含有されている多くの不純物はPdとは反応しな
いためチューブの外側に残存し、これにより水素が精製
される。
【0007】従来、Pd合金単一管を用いた水素精製装置
は実用化されている。しかしながら用いられている管の
膜厚は80μm以上で水素透過量が少なく且つ高価であ
る。一方セラミック多孔質支持体表面にPd合金膜をメッ
キ法により20μm形成する方法が提案されている(特
開昭62−273030号公報)。この方法ではセラミ
ックから成る多孔質支持体の外表面にPd膜を被覆して機
械的強度を高めている。
【0008】Pd膜又はPd合金膜を使用して水素を効率良
く分離するには、Pd膜又はPd合金膜中で水素が拡散する
速度を速くするため、5〜10気圧で300℃以上とい
う高温,高圧で分離することが有利である。その結果水
素透過量が膜厚にほぼ反比例し、水素の透過速度が向上
するとともに高価なPdの使用量が減少するという効果が
得られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のセ
ラミックから成る多孔質支持体表面にPd膜或いはPd合金
膜(以下単にPd合金膜とする)をメッキ法により形成す
る方法では、Pd合金膜が薄くなるとピンホールのような
ものからの漏れが多くなり、原料水素ガスの純度が低い
と得られる水素の純度が、例えばPd合金膜の厚さ20μ
mでは純度99.99%、10μmでは99.9%、5
μmでは99%となるなど、透過した水素の純度が低下
するといった問題がある。
【0010】またセラミックから成る多孔質支持体の多
くはPd合金膜に比べて熱膨張率が低いため、高温で使用
した場合、管状多孔質支持体の外周面上に被覆したPd合
金膜が剥離したり亀裂を生じたりして、原料水素ガスが
精製した水素側に漏洩することがある。
【0011】更に多孔質支持体表面にPd合金膜を形成し
て成る水素透過膜をフランジ等に取り付けて水素透過膜
装置を組み立てる際、或いは使用時の振動により、水素
透過膜の外表面に機械的衝撃,摩擦が加わって水素透過
膜に損傷を与えることがある。
【0012】更に複数本の管状の水素透過膜を用いた装
置に温度分布の差が生じた場合、各水素透過膜の間での
熱の伝導がないため一部の水素透過膜の熱膨張が大きく
なり、それらの水素透過膜とフランジ等との結合部に高
い応力が発生し、結合部の気密性が損なわれるといった
問題がある。
【0013】そこで従来のセラミックから成る多孔質支
持体に代って、 機械的強度が強くてねじり歪み,振動に強い 熱伝導が高くPd合金膜と熱膨張率の差が小さい。温
度サイクルの耐久性が良い 高温での溶接等密封シールが容易でシール部からガ
ス漏れがない 等の特長を有する金属から成る多孔質支持体の検討が進
められている。
【0014】ここで平滑な表面を持つ金属多孔質支持体
を得るために多くの工夫がなされている。具体的には、 (1)発泡金属をプレス成型し細孔径を制御したもの。
更にこれに溶射又はメッキをする。 (2)特開平6−304457号にあるように複数のS
US316製金属繊維不織布或いは金網を積層焼結し、
更にこれに蒸着を行う。 (3)特開平6−91144号にあるようにSUS31
6製の金網積層焼結多孔質体にセラミックを溶射する。 等により細孔を小さくし、平滑な表面を持つ金属多孔質
支持体を形成する方法が提案されている。
【0015】或いは特開2000−5580号では、メ
ッキ,蒸着で予め作製したPd合金膜と、微粉末の金属粉
末を加熱焼結することにより形成される、骨格が細く且
つポアサイズの小さな多孔質層及び粗粉末の金属粉末を
加熱焼結することにより形成される、骨格が太く且つポ
アサイズの大きな多孔質層の2層又はそれ以上の層から
構成された金属製の多孔質板とを接合して水素透過膜を
構成する方法が開示されている。
【0016】しかしながら金属の多孔質支持体表面にPd
合金膜を形成する従来の方法の場合、平滑な表面を持つ
金属多孔質支持体を得るために蒸着や溶射等特別の処理
工程を経るために全体の工程数が多く、製造方法が複雑
である問題があった。
【0017】また特開2000−5580号に記載のも
のではメッキ,蒸着でPd合金膜を作製後、これを引き剥
がして再度貼り付ける工程を取っているため、金属多孔
質支持体にPd合金膜を直接メッキ或いは蒸着する方法に
比べて工程が複雑となる。更に10μm以下の薄膜にな
ると歩留りが悪く、高価になるといった問題があった。
【0018】加えて第1の問題点であるセラミック材料
を用いた多孔質支持体と同様に、Pd合金膜が薄くなると
ピンホールのようなものからの漏れが多くなり、原料水
素ガスの純度が低いと精製後の水素の純度が、例えばPd
合金膜の厚さ20μmでは純度99.99%、10μm
では99.9%、5μmでは99%となるなど、透過し
た水素の純度が低下するといった問題が残されたままで
ある。
【0019】要するに、 (1)無数の微細な孔を有する多孔質支持体表面に無欠
陥のPd合金膜を形成するのは非常に困難であり、不良品
が出易く歩留りが悪くなる。 (2)一方で無欠陥のPd合金膜を形成すべくその膜厚を
厚くすると、その結果として水素透過性能が低下してし
まい十分な性能が発揮されず、水素の分離精製効率が悪
くなる外、膜厚が厚くなることによってコストが高くな
るといった問題が生ずる。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の水素透過膜及び
その製造方法はこのような課題を解決するために案出さ
れたものである。而して請求項1は水素透過膜の製造方
法に関するもので、金属粉末を焼結して成る多孔質支持
体の一方の表面にPd膜又はPd合金膜を形成した後、該Pd
膜又はPd合金膜の表面層に冷間塑性加工を施すことを特
徴とする。
【0021】請求項2のものは、請求項1において、前
記金属粉末として0.5〜500μmの粒径の範囲内に
おいて粗粒と細粒との粗さの異なる少なくとも2種類の
ステンレス鋼,ニッケル,ニッケルクロム合金の何れか
の金属粉末を使用し、且つ一方の表面に該細粒から成る
金属粉末の層を、他方の表面に該粗粒から成る金属粉末
の層を形成し焼結を行って、前記多孔質支持体を非対称
構造と成し、更に該細粒から成る金属粉末の層の表面に
前記Pd膜又はPd合金膜を形成することを特徴とする。
【0022】請求項3のものは、請求項2において、前
記細粒の金属粉末の粒径が0.5〜20μmであり、前
記粗粒の金属粉末の粒径が10〜500μmであること
を特徴とする。
【0023】請求項4のものは、請求項1〜3の何れか
において、前記多孔質支持体における前記Pd膜又はPd合
金膜の形成側の表面層に、該Pd膜又はPd合金膜の形成の
前で且つ該多孔質支持体の焼結の前若しくは後又は前と
後とで該表面層を緻密化し、平滑な表面を得るための冷
間塑性加工を施すことを特徴とする。
【0024】請求項5のものは、請求項1〜4の何れか
において、前記冷間塑性加工がスウェージング加工であ
ることを特徴とする。
【0025】請求項6のものは、請求項1〜4の何れか
において、前記冷間塑性加工が引抜加工であることを特
徴とする。
【0026】請求項7のものは、請求項1〜4の何れか
において、前記冷間塑性加工が圧延加工であることを特
徴とする。
【0027】請求項8のものは、請求項1〜4の何れか
において、前記冷間塑性加工が表面層に衝突物質を衝突
させて塑性変形させ緻密化するショット加工であること
を特徴とする。
【0028】請求項9のものは、請求項1〜4の何れか
において、前記冷間塑性加工がバフ研磨加工であること
を特徴とする。
【0029】請求項10は水素透過膜に関するもので、
金属粉末の焼結体から成る多孔質支持体を構成するに際
して、該焼結の前若しくは後又は前と後とで表面層の緻
密化処理のための冷間塑性加工を施して該多孔質支持体
を、一方の表面には平滑で細孔径の微細な空孔を有する
相対的に目の細かい層を、他方の表面には細孔径の粗い
空孔を有する目の粗い層を有する非対称構造となし、更
に該平滑で微細な空孔を有する一方の表面層の上面に水
素ガス選択透過性を有するPd膜又はPd合金膜を形成し、
しかる後該Pd膜又はPd合金膜の表面層に冷間塑性加工を
施して成ることを特徴とする。
【0030】請求項11のものは、金属粉末を粗粒の層
と細粒の層とに層分離させて成形焼結し、以って該粗粒
の層から成る細孔径の粗い空孔を有する相対的に目の粗
い層と、該細粒の層から成る細孔径の微細な空孔を有す
る目の細かい層との非対称構造に構成して成る多孔質支
持体の該細粒の層から成る一方の表面層の上面に、水素
選択透過性を有するPd膜又はPd合金膜を形成するととも
に、その後において該Pd膜又はPd合金膜の表面層に冷間
塑性加工を施して成ることを特徴とする。
【0031】
【作用及び発明の効果】以上のように本発明は、金属の
多孔質支持体表面にPd合金膜を形成した後において冷間
塑性加工を施し、Pd合金膜を緻密化処理するもので、こ
れによりピンホール等のミクロ欠陥が少なく、水素透過
性能に優れ且つ高い純度で水素を分離精製することがで
き、またコストも安価な水素透過膜を容易に得ることが
できる。
【0032】ここで本発明においては、Pd合金膜形成
後において冷間塑性加工を施すことから、Pd合金膜をよ
り薄く形成することができる。例えば最終的に1μmの
Pd合金膜を形成しようとしたとき、当初からそのような
薄い膜厚で多孔質支持体の上面にPd合金膜を形成するこ
とは困難である。しかるに本発明では、最終的に求めら
れる膜厚よりも厚い膜厚でPd合金膜を形成しておき、そ
の後冷間塑性加工でその膜厚を薄くすることができるた
め、1μm程度の極薄のPd合金膜を形成することも場合
により可能である。またPd合金膜を薄く形成できること
から、高価なPdの使用量が少なくて済み、従って水素透
過膜に要するコストを低減することができる。
【0033】また本発明において、金属の多孔質支持体
表面を冷間塑性加工により平滑化した上でそこにPd合金
膜を形成するようになした場合、Pd合金膜におけるピン
ホール等のミクロ欠陥をより効果的に抑制でき、水素の
分離精製純度を更に高めることができる。
【0034】
【実施の形態】次に本発明の実施の形態の一例を以下に
示す。 1.金属粉末を準備する。粗い粒径を持つ金属粉末(粗
粒)と細かい粒径を持つ金属粉末(細粒)との少なくと
も2種類以上の金属粉末を準備する。 ・ 金属粉末の材質 支持体を構成する材質としては、燃料ガス及びPd又はPd
合金と反応しない金属であって、多孔質のものを用い
る。例えば、SUS316,SUS304,ニッケル,
ニッケルクロム合金が挙げられる。 ・ 金属粉末の粒径 粗粒の平均粒径:250μm(平均粒径の望ましい範囲
は100μm〜500μm )細粒の平均粒径:2μm(平均粒径の望ましい範囲は
1μm〜10μm) 粗粒の粒径範囲:10μm〜500μm 細粒の粒径範囲:0.5μm〜20μm
【0035】2.それらの金属粉末を所定の比率で計量
する。細粒を5重量%〜50重量%、望ましくは30重
量%以下、その他を粗粒とする。
【0036】3.粗粒の粉末と細粒の粉末とを分離し、
積層する。金属粉末を、トラフ長:200mm,幅:1
30mm,供給速度:毎分1mの振動フィーダで供給す
る。このとき粉末搬送中に粗粒の粉末と細粒の粉末とが
分離し、フィーダ下面に細粒の粉末が、フィーダ上面に
粗粒の粉末が多い積層体が得られる。
【0037】4.所定の形状にする。 4-1.板状:圧延ロールで成形して例えば厚さ0.5m
m,幅130mmの粉末圧延帯を得る。 4-2.管状:チューブの廉価な製造法として、4-1で得
た圧延帯を焼結後にロールでチューブに成形し、同時に
電子ビーム溶接して長尺の溶接チューブを製造すること
も可能。
【0038】5.表面層の緻密化処理を施す。この緻密
化処理は、例えば以下の条件で圧延ロールにより行うこ
とができる。 ロール径:φ180 ロール荷重:70t 圧延速度:1m/1min
【0039】6.成形体を焼結する。焼結条件としては
例えば1150℃×2min〜1350℃×4minの
範囲とすることができる。必要であれば平坦度を改善す
るため、再度冷間塑性加工として圧延加工を加える。
【0040】<得られる金属の多孔質支持体の構成>支
持体として、一方の表面にPd又はPd合金膜が形成でき、
且つガスが透過する平滑で微細な空孔を、他方の表面に
は細孔径が粗い空孔を有する非対称構造を持つ耐熱性多
孔質支持体が得られる。
【0041】<金属多孔質支持体の多孔性>支持体はガ
ス分子が侵入できる多孔性があり、例えば三次元状に連
続した多数の空孔を有するものである。そして少なくと
もPd合金膜を形成する側の表面層については、その細孔
径は、0.003〜20μmが好ましく、更に0.00
5〜5μmが好ましく、更に0.01〜1μmが好まし
い。細孔径が0.003μm未満ではガスが通過すると
きの抵抗が大きくなるからである。一方細孔径が20μ
mを超えるとPd合金膜にピンホールが生じ易くなり好ま
しくない。
【0042】7.メッキ,蒸着等によりPd合金膜を形成
する。 <Pd又はPd合金の組成>Pd合金の場合、Pd以外の金属の
含有量は10〜30重量%であることが好ましい。Pdを
合金化する主目的は、Pdの水素脆化防止と高温時の分離
効率向上にある。また特開平3−146122号公報に
記載されているようにPdとAgとを含有する膜の場合、膜
の厚さ方向にAg成分の濃度が比較的均一に分布したもの
とすることができる。
【0043】<金属の多孔質支持体の表面にPd合金膜を
被覆する方法>化学メッキ法を好適に適用することがで
きる。例えば特開昭64−4216号公報には、多孔質
セラミックから成る支持体の表面に無電解Pdメッキを施
した後、電解Pd又はPdを含有する合金でメッキ層を形成
する方法が開示されている。
【0044】また特開平1−164419号公報には、
耐熱性の多孔質支持体の表面にPd膜を、更にPd膜上にAg
膜をそれぞれ化学メッキ法により形成し、次いで熱処理
を行うことによりAgとPdとを相互に拡散させて、AgとPd
との合金より成るPd合金膜を形成する方法が開示されて
いる。
【0045】更に特開平3−146122号公報には、
耐熱性多孔質支持体の表面に化学メッキ法によりPd膜
を形成し、Pd膜上に化学メッキ法によりAg膜を形成し、
次いで熱処理を行うことにより得られるPd合金膜の製造
方法を開示している。この製造方法では、熱処理によっ
て、Pd合金膜においてPdとAgとが均一に分布する。
【0046】以上を背景として、本発明では例えば次の
方法を用いることができる。具体的には多孔質支持体
を、20℃でSnCl・HOを0.1重量%含有する0.
1容積%塩酸水溶液に5分間浸漬させ、次いで20℃で
PdClを0.01重量%含有する0.1容積%塩酸水溶
液に5分間浸漬させる。この浸漬処理を交互に各々6回
繰り返すことにより支持体表面を活性化する。また各々
の処理の後に純水により十分な洗浄を行う。その後12
0℃で2時間乾燥する。
【0047】次にPdを化学メッキする。脱イオン水1リ
ットル中に、[Pd(NH)]Cl・HOを4g、NaED
TAを40.1g、アンモニア濃度28%のアンモニア水
を198ml、HNNH・HOを6ml含有するメッキ
液を調製する。このメッキ液をメッキ液タンクに入れ、
循環ポンプにより60℃で支持体表面に供給し、処理時
間により膜厚を制御する。
【0048】次にAgを化学メッキする。脱イオン水1リ
ットル中に、AgNOを2.56g、NaEDTAを40.1
g、アンモニア濃度28%のアンモニア水を198m
l、HNNH・HOを6ml含有するメッキ液を調製す
る。そしてPdの場合と同様にこのメッキ液をメッキ液タ
ンクに入れ、循環ポンプにより60℃で支持体表面に供
給し、処理時間により膜厚を制御する。
【0049】処理時間を変化させることにより、PdとAg
との重量比が75:25となるように調節し、所定の膜
厚を有するメッキ層を形成する。次にアルゴン雰囲気下
において、800℃で5時間保持することにより熱処理
を行い、PdとAgとを相互拡散させ、合金化する。
【0050】<Pd合金の膜厚>20μm以下が好まし
く、更に好ましくは1μm以上10μm以下である。厚
さが20μmを超えると、水素が水素透過膜を拡散する
時間が長くなるので好ましくない。一方厚さが1μmよ
り薄いと一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス等不純物ガス
の透過量が増大し、水素の純度が大幅に低下するので好
ましくない。
【0051】8.冷間塑性加工を施す。サンプルの形状
によって各種冷間塑性加工を行う(Pd合金膜の表面層に
行う)。 [板状サンプル] 8-1.圧延加工 例えば下記の条件で圧延加工を施す。 ロール径:φ180 荷重:30t 速度:7m/min 圧延(減面)率:10%
【0052】[板状サンプルと管状サンプル] 8-2.例えば表面に衝突物質(ここでは鋼球)を衝突さ
せて表面層を塑性変形させ緻密化するショット加工を行
う。 ショット粒径:100μm 流速:200m/sec(ガス圧4kgf/cm) 送給量:1kg/min 8-3.バフ研磨加工 冷間塑性加工としてバフ研磨加工を用いることもでき
る。 バフ研磨粗度:#400
【0053】[管状サンプル] 8-4.引抜加工 減面率:15% 8-5.スウェージング加工 減面率:15%
【0054】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。表1,表
2に本発明の水素透過膜の実施例1〜6及び比較例1,
2の製造工程を示す。各実施例において、管状のサンプ
ル(実施例4〜6)については表1,表2に示す寸法の
SUS316製の金属多孔質支持体の外表面にPd合金膜
を形成後、冷間塑性加工を行った。Pd合金膜の膜厚は5
μm,10μm,20μmの3種類を準備した。板状サ
ンプル(実施例1〜3)については、表1に示す寸法の
円板状のSUS316製の金属多孔質支持体の一方の表
面にPd合金膜を形成後、冷間塑性加工を行った。Pd合金
膜の膜厚は5μm,10μm,20μmの3種類を準備
した。
【0055】
【表1】
【表2】
【0056】・比較例1の製造方法 気孔率は30〜40%,細孔径は1〜20μmのαアル
ミナセラミック多孔質体の管の外表面に、ゾルゲル法で
数100nm程度の細孔径を持つアルミナ膜を形成し、
600℃×1時間で焼結した。そしてそのアルミナセラ
ミック多孔質体の管を支持体として用いた。
【0057】そしてその外表面にだけ重量で75%のPd
を無電解メッキし、Pdを電極にして重量で25%分のAg
を電気メッキし、1000℃で焼鈍し合金化する方法
で、多孔質支持体としてのアルミナセラミック管表面上
に75%Pd−25%Agの組成を持つ合金膜を形成し、表
2に示す寸法の水素透過膜の管を作製した。ここでPd合
金膜の膜厚は5μm,10μm,20μmの3種類を準
備した。
【0058】・比較例2の製造方法 平均粒子径5μmのSUS316Lの金属微粉末を用い
て成る、平均細孔径が2μmの金属多孔質体の管(寸法
は表2参照)の外表面に、ゾルゲル法で数100nm程
度の細孔径を持つアルミナ膜を形成し、600℃×1時
間で焼結した。そしてその金属多孔質体の管を支持体と
して用いた。
【0059】その外表面にだけ重量で75%のPdを無電
解メッキし、Pdを電極にして重量で25%分のAgをメッ
キし、1000℃で焼鈍し合金化する方法で、多孔質支
持体としての金属管表面上に75%Pd−25%Agの組成
を持つ合金膜を形成した。Pd合金膜の膜厚は5μm,1
0μm,20μmの3種類を準備した。
【0060】これら実施例1〜6及び比較例1,2につ
いて、通気性評価と水素透過性評価を行った。その結果
が表3に示してある。
【0061】
【表3】
【0062】尚、通気性評価及び水素透過性評価は以下
のようにして行った。 (1)通気性評価(ピンホールとガス漏れの程度の評
価) 管状サンプル(実施例4〜6,比較例1,2)の場合
は、この管両端をシールし、内側に室温で窒素ガスによ
り圧力2kgf/cmをかけ、また板状サンプル(実施
例1〜3)の場合は管状サンプルと同様に板状サンプル
の周囲をシールし、板状サンプルを介して室温で窒素ガ
スにより圧力2kgf/cmをかけ、通気性試験を実施
した。結果を表3に示す。表3の結果では、本実施例は
比較例に比べてガス漏れ量が少なく、ピンホールが少な
いことを表している。
【0063】(2)水素透過性評価 次に水素透過性評価について、上記試験と同様に評価装
置を用いて水素透過性評価試験を以下の測定条件で行っ
た。結果を表3に示す。 測定温度 300℃ 1次側組成圧力 8kgf/cm 2次側圧力 1kgf/cm ガス組成(体積比) 水素:窒素=64:36 表3の結果に見られるように、本実施例は比較例に比べ
て水素透過性能が優れている。
【0064】本実施例により作製した水素透過膜は、比
較例に対してピンホールが少なく、不純物ガスの漏れが
少なく且つ優れた水素透過性能を有することが分った。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22F 7/02 B22F 7/02 C01B 3/56 C01B 3/56 Z H01M 8/06 H01M 8/06 G Fターム(参考) 4D006 GA41 MA02 MA03 MA09 MA30 MB04 MB15 MB16 MB18 MC02X NA39 NA45 NA62 NA65 PA01 PB18 PB66 PB67 PC80 4G040 FA02 FB04 FC01 FD04 FE01 4K018 AA07 AA33 FA05 FA23 JA01 KA38 5H027 BA01 BA17

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粉末を焼結して成る多孔質支持体の
    一方の表面にPd膜又はPd合金膜を形成した後、該Pd膜又
    はPd合金膜の表面層に冷間塑性加工を施すことを特徴と
    する水素透過膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記金属粉末として
    0.5〜500μmの粒径の範囲内において粗粒と細粒
    との粗さの異なる少なくとも2種類のステンレス鋼,ニ
    ッケル,ニッケルクロム合金の何れかの金属粉末を使用
    し、且つ一方の表面に該細粒から成る金属粉末の層を、
    他方の表面に該粗粒から成る金属粉末の層を形成し焼結
    を行って、前記多孔質支持体を非対称構造と成し、更に
    該細粒から成る金属粉末の層の表面に前記Pd膜又はPd合
    金膜を形成することを特徴とする水素透過膜の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記細粒の金属粉末
    の粒径が0.5〜20μmであり、前記粗粒の金属粉末
    の粒径が10〜500μmであることを特徴とする水素
    透過膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記多
    孔質支持体における前記Pd膜又はPd合金膜の形成側の表
    面層に、該Pd膜又はPd合金膜の形成の前で且つ該多孔質
    支持体の焼結の前若しくは後又は前と後とで該表面層を
    緻密化し、平滑な表面を得るための冷間塑性加工を施す
    ことを特徴とする水素透過膜の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記冷
    間塑性加工がスウェージング加工であることを特徴とす
    る水素透過膜の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記冷
    間塑性加工が引抜加工であることを特徴とする水素透過
    膜の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記冷
    間塑性加工が圧延加工であることを特徴とする水素透過
    膜の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記冷
    間塑性加工が表面層に衝突物質を衝突させて塑性変形さ
    せ緻密化するショット加工であることを特徴とする水素
    透過膜の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記冷
    間塑性加工がバフ研磨加工であることを特徴とする水素
    透過膜の製造方法。
  10. 【請求項10】 金属粉末の焼結体から成る多孔質支持
    体を構成するに際して、該焼結の前若しくは後又は前と
    後とで表面層の緻密化処理のための冷間塑性加工を施し
    て該多孔質支持体を、一方の表面には平滑で細孔径の微
    細な空孔を有する相対的に目の細かい層を、他方の表面
    には細孔径の粗い空孔を有する目の粗い層を有する非対
    称構造となし、更に該平滑で微細な空孔を有する一方の
    表面層の上面に水素ガス選択透過性を有するPd膜又はPd
    合金膜を形成し、しかる後該Pd膜又はPd合金膜の表面層
    に冷間塑性加工を施して成る水素透過膜。
  11. 【請求項11】 金属粉末を粗粒の層と細粒の層とに層
    分離させて成形焼結し、以って該粗粒の層から成る細孔
    径の粗い空孔を有する相対的に目の粗い層と、該細粒の
    層から成る細孔径の微細な空孔を有する目の細かい層と
    の非対称構造に構成して成る多孔質支持体の該細粒の層
    から成る一方の表面層の上面に、水素選択透過性を有す
    るPd膜又はPd合金膜を形成するとともに、その後におい
    て該Pd膜又はPd合金膜の表面層に冷間塑性加工を施して
    成る水素透過膜。
JP2001161386A 2001-05-29 2001-05-29 水素透過膜及びその製造方法 Pending JP2002355537A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001161386A JP2002355537A (ja) 2001-05-29 2001-05-29 水素透過膜及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001161386A JP2002355537A (ja) 2001-05-29 2001-05-29 水素透過膜及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002355537A true JP2002355537A (ja) 2002-12-10

Family

ID=19004668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001161386A Pending JP2002355537A (ja) 2001-05-29 2001-05-29 水素透過膜及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002355537A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100614974B1 (ko) * 2004-07-20 2006-08-25 한국에너지기술연구원 다공성 수소분리막 및 그 제조방법
JP2006265076A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 水素精製分離方法
JP2006525119A (ja) * 2003-05-02 2006-11-09 ウスター ポリテクニック インスティチュート 高タンマン温度中間層を有する複合ガス分離モジュール
JP2007090294A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co Ltd 水素分離部材及びその水素分離部材を用いた水素分離モジュール
JP2007090293A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co Ltd 水素分離用部材、及びその製造方法
JP2008055310A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Special Steel Co Ltd 水素透過膜支持体および水素透過膜支持体およびその製造方法
JP2008514384A (ja) * 2004-03-30 2008-05-08 ザ・ボード・オブ・トラスティーズ・オブ・ザ・レランド・スタンフォード・ジュニア・ユニバーシティ 多段ナノホールアレイ金属構造によって支持されたガス/イオン種選択性膜
JP2009106794A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Nissan Motor Co Ltd 水素分離体及び水素分離装置
JP2009249657A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Sanyo Special Steel Co Ltd 薄膜成膜用金属焼結多孔質部材およびその製造方法。
KR100982913B1 (ko) 2008-05-19 2010-09-20 한양대학교 산학협력단 하이브리드형 복합 입자를 이용한 다공성 니켈 멤브레인의제조방법
US8366805B2 (en) 2007-04-05 2013-02-05 Worcester Polytechnic Institute Composite structures with porous anodic oxide layers and methods of fabrication
US8652239B2 (en) 2010-05-03 2014-02-18 Worcester Polytechnic Institute High permeance sulfur tolerant Pd/Cu alloy membranes

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006525119A (ja) * 2003-05-02 2006-11-09 ウスター ポリテクニック インスティチュート 高タンマン温度中間層を有する複合ガス分離モジュール
JP2008514384A (ja) * 2004-03-30 2008-05-08 ザ・ボード・オブ・トラスティーズ・オブ・ザ・レランド・スタンフォード・ジュニア・ユニバーシティ 多段ナノホールアレイ金属構造によって支持されたガス/イオン種選択性膜
KR100614974B1 (ko) * 2004-07-20 2006-08-25 한국에너지기술연구원 다공성 수소분리막 및 그 제조방법
JP2006265076A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 水素精製分離方法
JP4572385B2 (ja) * 2005-03-25 2010-11-04 独立行政法人産業技術総合研究所 水素精製分離方法
JP2007090294A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co Ltd 水素分離部材及びその水素分離部材を用いた水素分離モジュール
JP2007090293A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Nippon Seisen Co Ltd 水素分離用部材、及びその製造方法
JP2008055310A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Sanyo Special Steel Co Ltd 水素透過膜支持体および水素透過膜支持体およびその製造方法
US8366805B2 (en) 2007-04-05 2013-02-05 Worcester Polytechnic Institute Composite structures with porous anodic oxide layers and methods of fabrication
JP2009106794A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Nissan Motor Co Ltd 水素分離体及び水素分離装置
JP2009249657A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Sanyo Special Steel Co Ltd 薄膜成膜用金属焼結多孔質部材およびその製造方法。
KR100982913B1 (ko) 2008-05-19 2010-09-20 한양대학교 산학협력단 하이브리드형 복합 입자를 이용한 다공성 니켈 멤브레인의제조방법
US8652239B2 (en) 2010-05-03 2014-02-18 Worcester Polytechnic Institute High permeance sulfur tolerant Pd/Cu alloy membranes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8119205B2 (en) Process for preparing palladium alloy composite membranes for use in hydrogen separation, palladium alloy composite membranes and products incorporating or made from the membranes
EP1042049B1 (en) Hydrogen gas-extraction module
JP4729755B2 (ja) 複合膜、その製造方法及び水素分離膜
US7727596B2 (en) Method for fabricating a composite gas separation module
EP2091634B1 (en) Method of making a gas separation membrane system using nanoscale metal material
US8366805B2 (en) Composite structures with porous anodic oxide layers and methods of fabrication
JP2004535928A (ja) 分離拡散金属膜とその製造方法
JP2002355537A (ja) 水素透過膜及びその製造方法
JPH11276866A (ja) 水素透過膜及びその作製方法
JP4753180B2 (ja) 水素分離材及びその製造方法
US20020028345A1 (en) Process for preparing a composite metal membrane, the composite metal membrane prepared therewith and its use
JPH04346824A (ja) 水素分離膜
JP3117276B2 (ja) 水素分離膜
JPH05137979A (ja) 水素分離膜の製造方法
JP4112856B2 (ja) ガス分離体の製造方法
JP2005262082A (ja) 水素分離膜、その製造方法並びに水素の分離方法
JP3045329B2 (ja) 水素分離膜の製造方法
KR100312069B1 (ko) 수소기체 분리용 팔라듐 합금 복합막과 이의 제조방법
JP6561334B2 (ja) 水素分離膜の製造方法
JP3174668B2 (ja) 水素分離膜
Akis Preparation of Pd-Ag/PSS Composite Membranes for Hydrogen Separation
JP2007269595A (ja) 水素製造装置
JPH06304457A (ja) 水素分離膜
JPH05285355A (ja) 水素分離膜
JPH0576737A (ja) 水素分離膜の製造方法