JP2003190748A - Method for producing gas separator - Google Patents

Method for producing gas separator

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JP2003190748A
JP2003190748A JP2001393850A JP2001393850A JP2003190748A JP 2003190748 A JP2003190748 A JP 2003190748A JP 2001393850 A JP2001393850 A JP 2001393850A JP 2001393850 A JP2001393850 A JP 2001393850A JP 2003190748 A JP2003190748 A JP 2003190748A
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gas separation
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a simpler gas separator whereby a gas separator which has a higher gas separation efficiency and can give a purified gas with a specified purity can be produced. <P>SOLUTION: This method for producing a gas separator, by forming a metal film having a gas separation function on a porous substrate, comprises an activation step wherein at least one side of the porous substrate is dipped in a solution containing an activation metal without being accompanied by the pressure difference between the side and the other side and a chemical plating step wherein the one side of the porous substrate is dipped in a solution containing a metal having a gas separation function while being accompanied by the pressure difference between the side and the other side; thus, a metal having a gas separation function is formed into a film on the one side of the porous substrate while blocking minute defects on the surface of the porous substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、多成分混合ガス
を拡散分離することによって特定成分ガスを得ることが
出来るガス分離体の製造方法に関する。より詳細には、
より簡素な製造手段により、高いガス分離効率で、高純
度な特定成分ガスを得ることが出来るガス分離体の製造
方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a gas separator capable of obtaining a specific component gas by diffusively separating a multi-component mixed gas. More specifically,
The present invention relates to a method for producing a gas separator capable of obtaining a high-purity specific component gas with high gas separation efficiency by a simpler production means.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来、多成分混合ガスから特定のガス
成分のみを得る方法として、有機又は無機のガス分離膜
によって分離する膜分離法が知られている。その膜分離
法に用いられる分離膜は、例えば、水素分離膜として
は、ポリイミドやポリスルホン等の有機高分子膜、及
び、パラジウム又はパラジウム合金膜等の無機化合物
膜、等があり、酸素分離膜としては、銀又は銀合金膜、
等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a membrane separation method in which an organic or inorganic gas separation membrane is used for separation is known as a method for obtaining only a specific gas component from a multi-component mixed gas. The separation membrane used in the membrane separation method includes, for example, as the hydrogen separation membrane, an organic polymer membrane such as polyimide or polysulfone, and an inorganic compound membrane such as a palladium or palladium alloy membrane, or the like, and as an oxygen separation membrane. Is a silver or silver alloy film,
Etc.

【0003】 特に、パラジウム又はパラジウム合金膜
においては、耐熱性もあり、又、極めて高純度の水素を
得られることが知られている。パラジウム又はパラジウ
ム合金は、水素を固溶して透過させる性質があり、この
性質を利用し、パラジウム又はパラジウム合金からなる
薄膜は、水素を含有する混合ガスから水素を分離するガ
ス分離体に広く用いられている。しかし、このパラジウ
ム薄膜単独には、機械的強度が弱いという問題がある。
In particular, it is known that the palladium or palladium alloy film also has heat resistance and that hydrogen of extremely high purity can be obtained. Palladium or a palladium alloy has a property of allowing hydrogen to pass through as a solid solution. Utilizing this property, a thin film made of palladium or a palladium alloy is widely used as a gas separator for separating hydrogen from a mixed gas containing hydrogen. Has been. However, this palladium thin film alone has a problem that the mechanical strength is weak.

【0004】 そこで、この問題を解決するために、種
々の提案がなされてきた。例えば、特開昭62−273
030号公報において、多孔質ガラス、多孔質セラミッ
クス、又は、多孔質酸化アルミニウム等の無機多孔質支
持体の表面に、パラジウム又はパラジウム合金を被着さ
せ、パラジウム又はパラジウム合金からなる薄膜の機械
強度を高める提案がなされている。
Therefore, various proposals have been made to solve this problem. For example, JP-A-62-273
No. 030, the palladium or palladium alloy is adhered to the surface of an inorganic porous support such as porous glass, porous ceramics, or porous aluminum oxide to determine the mechanical strength of a thin film made of palladium or the palladium alloy. Suggestions have been made to raise it.

【0005】 又、特開平3−146122号公報に
は、耐熱性多孔質基体の表面に、化学メッキ法によりパ
ラジウム薄膜を形成し、パラジウム薄膜上に化学メッキ
法により銀薄膜を形成し、次いで、熱処理を行う、水素
分離体の製造方法が開示されている。多孔質基体と、そ
れを被覆するパラジウム合金薄膜と、を有する水素分離
体が得られ、熱処理によって、パラジウム合金薄膜にお
いて、パラジウムと銀とが均一に分布するようになって
いる。
Further, in JP-A-3-146122, a palladium thin film is formed on the surface of a heat-resistant porous substrate by a chemical plating method, a silver thin film is formed on the palladium thin film by a chemical plating method, and then, A method for producing a hydrogen separator, which performs heat treatment, is disclosed. A hydrogen separator having a porous substrate and a palladium alloy thin film covering the porous substrate is obtained, and by heat treatment, palladium and silver are evenly distributed in the palladium alloy thin film.

【0006】 更には、米国特許第3,359,705
号に、酸素を分離する銀薄膜が開示されている。
Furthermore, US Pat. No. 3,359,705
No. 5,968,961 discloses a thin silver film that separates oxygen.

【0007】 しかしながら、これらのガス分離体は、
ガス分離能を有する金属からなるガス分離膜を貫通して
いる微小欠陥(以下、貫通欠陥ともいう)を通じて、ガ
ス分離を被る原料ガスが精製ガス内に漏れてしてしまう
といった問題を有している。従って、精製ガス中に原料
ガスが混入し、水素の純度は、大きく低下してしまう。
However, these gas separators
There is a problem that the raw material gas that undergoes gas separation leaks into the purified gas through minute defects penetrating a gas separation membrane made of a metal having gas separation ability (hereinafter also referred to as penetrating defects). There is. Therefore, the raw material gas is mixed into the purified gas, and the purity of hydrogen is greatly reduced.

【0008】 例えば、特開昭63−171617号公
報に示される無機多孔質膜にパラジウムを担持させた水
素分離膜の製造方法について詳述すれば、同公報におい
て、無機多孔質膜をパラジウム又はパラジウム合金をス
ッパタリング等により蒸着し、次いで、[Pd(N
34]Cl2水溶液を無機多孔質膜を介して減圧脱気
処理し、溶媒を蒸発させてパラジウムを無機多孔質膜に
担持することが開示されている。しかし、この水素分離
膜は、実施例によると、水素を透過させるだけではな
く、窒素をも透過させるものであるから、無機多孔質膜
の小孔がパラジウムにより閉塞されていない。従って、
他成分ガスが混入し得て、精製ガス中の水素の純度低下
を招いてしまう。
For example, a method of producing a hydrogen separation membrane in which palladium is supported on an inorganic porous membrane disclosed in JP-A-63-171617 will be described in detail. In the publication, the inorganic porous membrane is palladium or palladium. The alloy is vapor-deposited by sputtering or the like, and then [Pd (N
It is disclosed that a H 3 ) 4 ] Cl 2 aqueous solution is subjected to degassing under reduced pressure through an inorganic porous membrane and the solvent is evaporated to support palladium on the inorganic porous membrane. However, according to the example, this hydrogen separation membrane is not only permeable to hydrogen but also permeable to nitrogen, so that the small pores of the inorganic porous membrane are not blocked by palladium. Therefore,
Other component gases may be mixed in, leading to a decrease in the purity of hydrogen in the purified gas.

【0009】 一方、このような微小欠陥の発生を防止
する方法として、ガス分離能を有する金属からなるガス
分離膜の厚さを厚くする方法が考えられる。しかしなが
ら、この方法では、ガス分離膜をガスが透過するガス透
過性が低下し、ガス分離効率が低下するという問題を生
じ得る。即ち、望ましいガス分離膜とは、貫通欠陥がな
く精製ガスの純度を高く保て、且つ、ガス分離効率が優
れているガス分離膜であるが、これら条件は背反し両立
させ難いという問題があった。
On the other hand, as a method for preventing the generation of such minute defects, a method of increasing the thickness of a gas separation membrane made of a metal having gas separation ability can be considered. However, this method may cause a problem that the gas permeability of the gas that permeates the gas separation membrane is lowered and the gas separation efficiency is lowered. That is, the desirable gas separation membrane is a gas separation membrane that has no penetration defects and can maintain the purity of the purified gas at a high level, and has excellent gas separation efficiency, but these conditions are contradictory and difficult to be compatible. It was

【0010】 上記した問題を解決するために、本出願
人は、活性化工程と化学メッキ工程とを有し、多孔質基
体の表面に開いている小孔にガス分離能を有する金属を
充填するガス分離体の製造方法を発明し開示した(特許
第3213430号)。その発明は、活性化工程で、多
孔質基体の一片面を、その一片面にかかる圧力が多孔質
基体の反対側の片面の圧力より大きくなるように、活性
化金属を含有する溶液に浸漬させ、これにより、この多
孔質基体の一片面において表面に開いている小孔の内部
に溶液を侵入させて、化学メッキ工程で、同じく、多孔
質基体の一片面を、その一片面にかかる圧力が多孔質基
体の反対側の片面の圧力より大きくなるように、ガス分
離能を有する金属を含有する溶液に浸漬させ、ガス分離
能を有する金属を多孔質基体の小孔に付着させることに
より、ガス分離能を有する金属を小孔に充填し閉塞させ
る方法を一実施形態とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the applicant has an activation step and a chemical plating step, and fills the small holes opened on the surface of the porous substrate with a metal having a gas separation ability. A method for producing a gas separator has been invented and disclosed (Japanese Patent No. 3213430). According to the invention, in the activation step, one surface of a porous substrate is immersed in a solution containing an activated metal so that the pressure applied to the one surface is larger than the pressure on the opposite surface of the porous substrate. As a result, the solution is allowed to enter the inside of the small holes opened on the surface of the one surface of the porous substrate, and the pressure applied to the one surface of the porous substrate is similarly applied in the chemical plating step. By immersing in a solution containing a metal having gas separation ability so that the pressure becomes higher than the pressure on one surface on the opposite side of the porous substrate, and by adhering the metal having gas separation ability to the small holes of the porous substrate, One embodiment is a method of filling a small hole with a metal having separability and closing the small hole.

【0011】 この製造方法によれば、多孔質基体の小
孔の閉塞が充分に行われ、原料ガスが精製ガス内に漏れ
てしてしまうことがなく、99.99%以上の純度の水
素ガスを得ることが可能である。又、ガス分離能を有す
る金属が多孔質基体の小孔内部に侵入している深さが3
0μm程度であれば、所望のガス分離効率を得ることが
出来る。従って、この製造方法により作製されるガス分
離体は、上記した問題を解決し得、特に高純度のガスが
必要となる市場、例えば、半導体製造工程、高純度水素
精製工程、光ファイバー製造工程、等に係る市場に、好
ましく迎えられている。
According to this manufacturing method, the small holes of the porous substrate are sufficiently closed, the raw material gas does not leak into the purified gas, and the hydrogen gas having a purity of 99.99% or more is obtained. It is possible to obtain Further, the depth at which the metal having gas separation ability penetrates inside the small holes of the porous substrate is 3
If it is about 0 μm, a desired gas separation efficiency can be obtained. Therefore, the gas separator manufactured by this manufacturing method can solve the above-mentioned problems, and particularly the market that requires high-purity gas, such as semiconductor manufacturing process, high-purity hydrogen purification process, optical fiber manufacturing process, etc. Are welcomed into the market related to.

【0012】 ところが、近年、市場によっては、要求
される仕様が変わりつつある。例えば、車載用若しくは
家庭用燃料電池システムに係る市場においては、得られ
る精製ガスの純度の向上を求めるよりも、よりガス分離
効率の向上に比重がおかれるようになり、又、コスト低
減要求が増してきている。その理由としては、例えば、
ガス分離に係る設備のコンパクト化の狙い、それに加え
て、近年のパラジウムの価格高騰、等が挙げられる。
However, in recent years, the required specifications are changing depending on the market. For example, in the market for in-vehicle or domestic fuel cell systems, more emphasis is placed on the improvement of gas separation efficiency than the demand for improvement of the purity of the obtained purified gas, and there is a demand for cost reduction. It is increasing. The reason is, for example,
In addition to the aim of making equipment for gas separation compact, in addition to the recent sharp rise in the price of palladium, etc.

【0013】 本発明にいうガス分離効率とは、ガス分
離体をガスが透過するガス透過速度を意味し、基準差圧
下における時間当たりのガス透過量を指す。即ち、ガス
分離効率がよいガス分離体は、一定の供給圧力の下、所
定量の原料ガスを精製分離するのに、より少ない個体数
で済むことから設備コストが低減出来る。又、一定のガ
ス分離体個体数において、所定量の原料ガスを精製分離
させる際に要する供給圧力は、より小さくて済むことか
ら運転コスト(電力代等)が低減出来る。
The gas separation efficiency referred to in the present invention means a gas permeation rate at which a gas permeates a gas separator, and refers to a gas permeation amount per time under a standard differential pressure. That is, a gas separator with high gas separation efficiency can reduce the equipment cost because it requires a smaller number of particles to purify and separate a predetermined amount of raw material gas under a constant supply pressure. Further, since the supply pressure required for purifying and separating a predetermined amount of the raw material gas with a fixed number of gas separators can be made smaller, the operating cost (electricity cost etc.) can be reduced.

【0014】 従って、精製ガスの純度に、非常に高い
純度を要求しない場合、例えば純度が99〜99.9%
程度であって対応可能な市場においては、よりガス分離
効率の高いガス分離体を、より低コストに作製出来る製
造方法が望まれていたが、本出願人の上記特許に係る製
造方法は、このような要求に対して、必ずしも最適であ
るとはいえなかった。
Therefore, when the purity of the purified gas does not require very high purity, for example, the purity is 99 to 99.9%.
In the market that is small and can be dealt with, a production method capable of producing a gas separator having higher gas separation efficiency at a lower cost has been desired, but the production method according to the above-mentioned patent of the present applicant is It was not always optimal for such demands.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上記の事
情に鑑みなされたものであって、その目的とするところ
は、より高いガス分離効率を発揮して、所定の純度を有
する精製ガスを得ることが出来るガス分離体を作製し得
る、より簡素なガス分離体の製造方法を提供することに
ある。市場の要求に応えるべく、従来の製造方法の各工
程が見直され、研究が重ねられた結果、以下に示す手段
により、上記目的が達成されることが見出された。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to produce a purified gas having a predetermined purity by exhibiting higher gas separation efficiency. An object of the present invention is to provide a simpler method for producing a gas separator, which can produce the gas separator that can be obtained. As a result of reviewing each step of the conventional manufacturing method and conducting research in order to meet the demand of the market, it was found that the above-mentioned object can be achieved by the means shown below.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、多孔質基体にガス分離能を有する金属が成膜されて
なるガス分離体の製造方法であって、少なくとも、多孔
質基体の一片面を、他片面との圧力差を伴わずに、活性
化金属を含有する溶液に浸漬させることにより、多孔質
基体の一片面において表面に活性化金属を含有する溶液
を接触させる活性化工程と、多孔質基体の一片面を、他
片面との圧力差を伴って、ガス分離能を有する金属を含
有する溶液に浸漬させることにより、多孔質基体の表面
にガス分離能を有する金属を含有する溶液を付着させる
化学メッキ工程と、を有し、ガス分離能を有する金属
が、多孔質基体の表面の微小欠陥を閉塞させつつ成膜さ
れることを特徴とするガス分離体の製造方法が提供され
る。多孔質基体の一片面と他片面との間に圧力差を生じ
させる作業が、より工程数の少ない化学メッキ工程のみ
で行われるため、従来の製造方法に比べて、製造工程
が、より簡素になる。
That is, according to the present invention, there is provided a method for producing a gas separator, which comprises depositing a metal having gas separation ability on a porous substrate, wherein at least one of the porous substrates is An activation step in which one surface is contacted with a solution containing an activated metal on one surface of a porous substrate by immersing one surface in a solution containing an activated metal without pressure difference from the other surface. By immersing one surface of the porous substrate in a solution containing a metal having gas separation ability with a pressure difference from the other surface, the surface of the porous substrate contains metal having gas separation ability A method for producing a gas separator, characterized by comprising: a chemical plating step of depositing a solution, and forming a film of a metal having gas separation ability while blocking microscopic defects on the surface of the porous substrate. To be done. Since the work of creating a pressure difference between the one surface and the other surface of the porous substrate is performed only by the chemical plating process, which has a smaller number of processes, the manufacturing process is simpler than that of the conventional manufacturing method. Become.

【0017】 本発明においては、ガス分離能を有する
金属が、パラジウム若しくはパラジウムを含有する合金
であることが好ましい。又、成膜されたガス分離能を有
する金属の膜厚は、1〜5μm程度であることが好まし
い。本発明により作製されるガス分離体のガス分離能
は、分離して得られる特定成分ガスの純度として、概ね
99〜99.9%を実現し得る。
In the present invention, the metal having gas separation ability is preferably palladium or an alloy containing palladium. Further, the film thickness of the formed metal having gas separation ability is preferably about 1 to 5 μm. The gas separation ability of the gas separator produced according to the present invention can realize about 99 to 99.9% as the purity of the specific component gas obtained by the separation.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】 以下に、本発明のガス分離体の
製造方法について、実施の形態を具体的に説明するが、
本発明は、これらに限定されて解釈されるものではな
く、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の
知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るも
のである。
Embodiments of the method for producing a gas separator of the present invention will be specifically described below.
The present invention is not construed as being limited to these, and various changes, modifications, and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

【0019】 本発明のガス分離体の製造方法は、多孔
質基体にガス分離能を有する金属が成膜されてなるガス
分離体の製造方法であって、所定の純度の精製ガスを得
るために最低限必要なガス分離体におけるガス分離能を
有する金属の成膜条件を定め、その条件が安定して実現
され得るように留意しつつ、製造工程の簡略化を図り、
もってスループットの向上及び製造コストの低減を図る
ことを目的としている。
A method for producing a gas separator according to the present invention is a method for producing a gas separator in which a metal having gas separation ability is formed on a porous substrate to obtain a purified gas having a predetermined purity. While defining the film forming conditions of the metal having the gas separation ability in the minimum required gas separator, and keeping in mind that the conditions can be stably realized, the manufacturing process is simplified.
Therefore, it is intended to improve throughput and reduce manufacturing cost.

【0020】 本発明においては、この目的に適うよう
に、少なくとも、多孔質基体の一片面を、他片面との圧
力差を伴わずに、活性化金属を含有する溶液に浸漬させ
る活性化工程と、多孔質基体の一片面を、他片面との圧
力差を伴って、ガス分離能を有する金属を含有する溶液
に浸漬させる化学メッキ工程と、を行い、ガス分離能を
有する金属が、多孔質基体の表面の微小欠陥を閉塞させ
つつ成膜されることに特徴がある。
In the present invention, in order to meet this purpose, at least one activation step of immersing one surface of the porous substrate in a solution containing an activation metal without causing a pressure difference from the other surface, A chemical plating step in which one surface of the porous substrate is immersed in a solution containing a metal having gas separation ability with a pressure difference from the other surface, and the metal having gas separation ability is porous. It is characterized in that a film is formed while blocking minute defects on the surface of the substrate.

【0021】 例えば、精製ガスとして純度99〜9
9.9%程度の水素を効率良く得るため、ガス分離体の
水素ガス透過速度の向上を狙うには、水素ガス分離能を
有する金属である例えばパラジウムの膜厚は2μm程
度、パラジウムの多孔質基体内への侵入深さは1〜2μ
m程度であることが好ましい。ところが、本出願人の特
許第3213430号に係る製造方法は、このような要
求、特に侵入深さを1〜2μmと浅く制御する要求に対
し、必ずしも最適であるとはいえなかった。又、上記要
求を実現する場合においては、歩留まりを、より改善す
る必要があった。
For example, as a purified gas, a purity of 99 to 9
In order to efficiently obtain about 9.9% hydrogen, in order to improve the hydrogen gas permeation rate of the gas separator, a metal having a hydrogen gas separation ability, for example, a palladium film having a thickness of about 2 μm and a porous palladium film is used. The depth of penetration into the substrate is 1-2 μ
It is preferably about m. However, the manufacturing method according to the present applicant's Japanese Patent No. 3213430 was not necessarily optimal for such a request, especially for a request for controlling the penetration depth to be shallow as 1 to 2 μm. Further, in order to realize the above requirements, it is necessary to further improve the yield.

【0022】 その理由として、本出願人の上記特許で
は、活性化、化学メッキの両工程で、多孔質基体の一片
面と他片面との圧力差を制御しているが、浅くメッキを
析出させるための微妙な圧力制御は容易ではなく、パラ
ジウムの膜厚やパラジウムの多孔質基体内への侵入深さ
がバラツキ易いことが挙げられる。
As a reason for this, in the above-mentioned patent of the present applicant, the pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate is controlled in both the activation and chemical plating steps, but the plating is deposited shallowly. The delicate pressure control for this is not easy, and the thickness of palladium and the depth of penetration of palladium into the porous substrate are likely to vary.

【0023】 又、活性化工程は、一般に複数の薬品に
浸漬する必要があり、薬品浸漬の間の水洗工程等を含め
ると10〜20工程にもなり得る。従って、多孔質基体
の一片面と他片面とに圧力差をつけつつ、より具体的に
例示すれば多孔質基体の片面から吸引しつつ、活性化工
程を行うことは、作業を、より繁雑にし、サイクルタイ
ムの遅延の原因になる。
In addition, the activation step generally needs to be dipped in a plurality of chemicals, and may include 10 to 20 steps including a washing step during chemical dipping. Therefore, it is more complicated to perform the activation step while applying a pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate, and more specifically, suctioning from one surface of the porous substrate. , Cause a delay in cycle time.

【0024】 本発明においては、活性化工程で減圧処
理を行っていない。この場合、自動的に活性化深さ、即
ち活性化金属が多孔質基体に侵入する深さは、1〜2μ
mとなる。そのため、次の化学メッキ工程における多孔
質基体の一片面と他片面との圧力差を特に制御せず、例
えばパラジウムを含有するメッキ液が多孔質基体に奥深
く侵入したとしても、析出するのは活性化された部分で
ある1〜2μmの深さとなる。
In the present invention, depressurization treatment is not performed in the activation step. In this case, the activation depth, that is, the depth at which the activated metal penetrates into the porous substrate is automatically 1 to 2 μm.
m. Therefore, the pressure difference between the one surface and the other surface of the porous substrate in the next chemical plating step is not particularly controlled, and for example, even if the plating solution containing palladium penetrates deeply into the porous substrate, it is active to precipitate. The depth is 1 to 2 μm, which is the converted portion.

【0025】 又、本発明によれば、通常、ガス分離能
を有する金属、例えばパラジウム、を含有するメッキ液
に含浸させる1工程のみにおいて、多孔質基体の一片面
と他片面との圧力差を制御すればよく、本出願人の上記
特許に係る製造方法に比べ、作業は、より簡素になり、
サイクルタイムも短縮出来る。従って、より低コストで
ガス分離体を製造することが出来、純度の追求よりもガ
ス分離効率の向上をむ望む市場に受け入れられ易い。更
には、従来なかった需要の喚起にも結びつけることが出
来る。
According to the present invention, the pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate is usually reduced by only one step of impregnating with a plating solution containing a metal having gas separation ability, for example, palladium. It can be controlled, and the work is simpler than the manufacturing method according to the above-mentioned patent of the applicant,
The cycle time can also be shortened. Therefore, it is possible to manufacture the gas separator at a lower cost, and it is easy to be accepted by the market that desires to improve the gas separation efficiency rather than the pursuit of purity. In addition, it can be linked to the unprecedented demand stimulation.

【0026】 尚、本発明における実現し得る精製ガス
の所定の純度とは、概ね99〜99.9%である。本発
明によれば、この純度の精製ガスを得るために、成膜さ
れたガス分離能を有する金属の膜厚は、概ね1〜5μm
でよいことが確認されている。
The predetermined purity of the purified gas that can be realized in the present invention is approximately 99 to 99.9%. According to the present invention, in order to obtain a purified gas of this purity, the film thickness of the formed metal having gas separation ability is approximately 1 to 5 μm.
Has been confirmed to be good.

【0027】 以下、本発明に係るガス分離体の製造方
法の各製造工程について、その一実施形態を掲げて、詳
しく説明する。本発明のガス分離体の製造方法では、少
なくとも、活性化工程と、化学メッキ工程とを有する。
その活性化工程では、上記したように、多孔質基体の一
片面と他片面とに差圧を生じさせる必要がない。ともに
大気圧下において、活性化金属を含有する溶液に浸漬さ
せ、これにより、多孔質基体の一片面において表面に溶
液を接触させればよい。このように接触させるのみの手
段で、溶液の液圧により、多孔質基体の表面、及び、多
孔質基体の表面に開いている小孔の表面から極浅くい内
部に活性化金属が付着する。この活性化金属が付着した
部分に、次の化学メッキ工程で、ガス分離能を有する金
属が析出するのである。
Hereinafter, each manufacturing step of the method for manufacturing a gas separator according to the present invention will be described in detail with reference to one embodiment thereof. The method for producing a gas separator of the present invention includes at least an activation step and a chemical plating step.
In the activation step, it is not necessary to generate a pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate, as described above. Both may be immersed in a solution containing an activated metal under atmospheric pressure, whereby the solution may be brought into contact with the surface of one surface of the porous substrate. With such a means of only contacting, the activated metal adheres to the surface of the porous substrate and the surface of the small holes opened on the surface of the porous substrate to an extremely shallow inside by the hydraulic pressure of the solution. In the next chemical plating step, the metal having gas separation ability is deposited on the portion where the activated metal is attached.

【0028】 この活性化工程では、一片面が活性化金
属を含有する溶液に浸漬されていれば、その反対側の片
面は溶液に浸漬されている必要はない。活性化金属とし
ては、パラジウム2価イオンを含有する化合物を好適に
用いることが出来る。活性化工程は、具体的には、多孔
質基体を塩化パラジウムの塩酸水溶液と、塩化錫との塩
酸水溶液に交互に浸漬させることを行うことが出来る。
In this activation step, if one surface is immersed in the solution containing the activated metal, the other surface on the opposite side need not be immersed in the solution. As the activated metal, a compound containing a divalent palladium ion can be preferably used. Specifically, the activation step can be performed by alternately immersing the porous substrate in a hydrochloric acid aqueous solution of palladium chloride and a hydrochloric acid aqueous solution of tin chloride.

【0029】 次の化学メッキ工程で、少なくともガス
分離能を有する金属及び還元剤を含有するメッキ液を用
いて無電解メッキを行い、ガス分離能を有する金属を多
孔質基体の小孔に付着させ、これにより、ガス分離能を
有する金属が小孔を充填して閉塞させる。この化学メッ
キ工程では、活性化工程で処理された片面を処理する。
例えば、活性化工程で用いた溶液を適切なメッキ液に置
き換えることが出来る。
In the next chemical plating step, electroless plating is performed using a plating solution containing at least a metal having gas separation ability and a reducing agent to attach the metal having gas separation ability to the small holes of the porous substrate. As a result, the metal having gas separation ability fills and closes the small holes. In this chemical plating step, one side treated in the activation step is treated.
For example, the solution used in the activation step can be replaced with an appropriate plating solution.

【0030】 この化学メッキ工程においては、多孔質
基体の一片面を、その片面にかかる圧力が多孔質基体の
反対側の片面の圧力より大きくなるようにして、少なく
ともガス分離能を有する金属と還元剤と含有するメッキ
溶液に浸漬させることが好ましい。例えば、管形状の多
孔質基体を用い、その外側をメッキ溶液に浸漬させ、管
の内側を、例えば真空ポンプで引くことが出来る。又、
管形状の多孔質基体を用い、その外側をメッキ溶液に浸
漬させ、この溶液に圧力をかけ、管の内側を一定の圧力
に保ってもよい。何れの場合でも、この管の外側と内側
とを逆にして、管の内側にメッキ溶液を浸漬させ、圧力
を変化させることも出来る。
In this chemical plating step, one side of the porous substrate is reduced so that the pressure applied to the one side is larger than the pressure on the other side of the porous substrate, and at least the metal having gas separation ability is reduced. It is preferable to immerse it in a plating solution containing the agent. For example, a tubular porous substrate can be used, the outside of which is immersed in the plating solution, and the inside of the tube can be pulled by, for example, a vacuum pump. or,
It is also possible to use a tubular porous substrate, immerse the outside in a plating solution, apply pressure to this solution, and keep the inside of the tube at a constant pressure. In any case, it is possible to reverse the inside and outside of the tube and immerse the plating solution inside the tube to change the pressure.

【0031】 多孔質基体の一片面と他片面とに差圧を
生じさせることにより、多孔質基体の表面に開いている
小孔の内部にこのメッキ溶液を侵入させることが容易に
なる。そして、先の活性化工程で活性化金属が付着した
部分が無電解メッキされる。化学メッキ工程における浸
漬時間、メッキ溶液の温度、多孔質基体にかかる両面の
圧力差等を調節することにより、ガス分離能を有する金
属が多孔質基体の表面から侵入する深さを調節すること
が可能である。
By creating a pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate, it becomes easy to infiltrate the plating solution into the small holes opened on the surface of the porous substrate. Then, the portion to which the activated metal is attached in the previous activation step is electroless plated. By adjusting the immersion time in the chemical plating process, the temperature of the plating solution, the pressure difference between the two surfaces applied to the porous substrate, etc., the depth at which the metal having gas separation ability penetrates from the surface of the porous substrate can be adjusted. It is possible.

【0032】 水素分離のためには、例えば、パラジウ
ムを含有する公知の化学メッキ液を用い、酸素分離のた
めには、例えば、硝酸銀、EDTA、アンモニア水及び
ヒドラジンを含有する公知の化学メッキ液を用いること
が出来る。
For hydrogen separation, a known chemical plating solution containing, for example, palladium is used, and for oxygen separation, a known chemical plating solution containing, for example, silver nitrate, EDTA, aqueous ammonia and hydrazine is used. Can be used.

【0033】 水素分離のためのガス分離体を作製する
ときは、パラジウムを化学メッキした後、その電着した
パラジウム表面に銀を更に化学メッキし、次いで、熱処
理を行い、パラジウムと銀とを相互拡散させ、パラジウ
ムと銀とを合金化することが好ましい。
When producing a gas separator for hydrogen separation, after chemical plating of palladium, silver is further chemically plated on the surface of the electrodeposited palladium, and then heat treatment is performed so that the palladium and silver are separated from each other. It is preferable to diffuse and alloy palladium and silver.

【0034】 以下、本発明に係るガス分離体の製造方
法により得られるガス分離体について、図面を参照しな
がら、その一実施形態を詳しく説明する。
An embodiment of the gas separator obtained by the method for producing a gas separator according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0035】 図1に、本発明に係るガス分離体の一実
施形態を示す断面図である。ガス分離体1は、多孔質基
体2と、ガス分離能を有する金属3とを有する。多孔質
基体2は、多孔質であるので、その内部に多数の小孔5
を有し、その小孔5には、多孔質基体2の表面6につな
がって開いているものもある。本発明により得られるガ
ス分離体1は、このガス分離能を有する金属3が多孔質
基体2の表面6に開いている小孔5のうち、ガス分離膜
4に接する多孔質基体2の表面6近傍の小孔5のみを、
ガス分離能を有する金属3を充填して閉塞したものであ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a gas separator according to the present invention. The gas separator 1 has a porous substrate 2 and a metal 3 having gas separating ability. Since the porous substrate 2 is porous, it has a large number of small holes 5 inside.
Some of the small holes 5 are open to the surface 6 of the porous substrate 2. In the gas separator 1 obtained by the present invention, the surface 6 of the porous substrate 2 which is in contact with the gas separation membrane 4 among the small holes 5 in which the metal 3 having the gas separating ability is opened in the surface 6 of the porous substrate 2. Only the small holes 5 in the vicinity,
The metal 3 having gas separation ability is filled and closed.

【0036】 多孔質基体2として用いる材料は、原料
ガスが反応しないものであることが好ましく、具体的に
は、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ムライト、
コージェライト、ジルコニアといったものの他、カーボ
ンや多孔質ガラス等を用いることが出来る。尚、多孔質
基体2の厚さは、特に制限されない。使用環境において
充分な機械強度を保持出来ればよい。
The material used as the porous substrate 2 is preferably one that does not react with the source gas, and specifically, alumina, silica, silica-alumina, mullite,
In addition to cordierite, zirconia, carbon, porous glass and the like can be used. The thickness of the porous substrate 2 is not particularly limited. It suffices to maintain sufficient mechanical strength in the environment of use.

【0037】 この多孔質基体2は、3次元状に連続し
た多数の微細な小孔5を有するものであるが、この小孔
5の孔径は、0.003〜2μmであることが好まし
く、0.1〜1μm以下であることが、より好ましい。
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、孔径が2μmを超
えると、ガス分離能を有する金属3を化学メッキによ
り、小孔5を閉塞し難くなるので、好ましくない。
The porous substrate 2 has a large number of minute pores 5 which are three-dimensionally continuous. The pore diameter of the pores 5 is preferably 0.003 to 2 μm, and 0 It is more preferably 0.1 to 1 μm or less.
This is because when the pore size is less than 0.003 μm, the resistance when the gas passes increases. On the other hand, if the pore diameter exceeds 2 μm, it is difficult to block the small holes 5 by chemical plating of the metal 3 having gas separation ability, which is not preferable.

【0038】 又、多孔質基体2の小孔5は、孔径が揃
っていることが好ましい。これにより、化学メッキ工程
で、多孔質基体2の表面6近傍の小孔に、メッキ溶液を
漏れなく均一に侵入させ易く、ガス分離能を有する金属
3が充填されない小孔5が生じてしまう問題を回避出来
る。
Further, it is preferable that the small holes 5 of the porous substrate 2 have uniform hole diameters. As a result, in the chemical plating step, it is easy to allow the plating solution to uniformly enter the small holes near the surface 6 of the porous substrate 2 without leakage, and the small holes 5 in which the metal 3 having gas separation ability is not filled are generated. Can be avoided.

【0039】 更に、多孔質基体2の形状は、面である
ことは好ましく、面とは、平面及び曲面を包含し、又、
曲面が閉じている形状に相当する管形状も当然に含有す
る。管形状の場合、管断面の形状は任意であるが、円形
のものは入手が容易であり、好ましい。又、ガス分離体
1の形状又は多孔質基体2の形状は板状でもよく、その
使用目的により任意の形状に出来る。
Further, the shape of the porous substrate 2 is preferably a surface, and the surface includes a flat surface and a curved surface, and
Naturally, the tube shape corresponding to the shape where the curved surface is closed is included. In the case of a tubular shape, the shape of the tubular cross section is arbitrary, but a circular shape is easy to obtain and is preferable. Further, the shape of the gas separator 1 or the shape of the porous substrate 2 may be a plate shape, and can be any shape depending on the purpose of use.

【0040】 ガス分離能を有する金属3は、精製した
いガスによって、選択される。例えば、水素ガス精製の
ためには、パラジウム、パラジウムを主成分とする合
金、又は、パラジウムを含有する合金である。又、酸素
を分離するためには、銀又は銀を主成分とする合金の薄
膜、有機材料薄膜、等が用いられる。
The metal 3 having gas separation ability is selected depending on the gas to be purified. For example, for hydrogen gas purification, palladium, an alloy containing palladium as a main component, or an alloy containing palladium. In order to separate oxygen, a thin film of silver or an alloy containing silver as a main component, an organic material thin film, or the like is used.

【0041】 本発明に係るガス分離体1では、多孔質
基体2の表面6近傍の小孔を埋めるガス分離能を有する
金属3が、ガス分離の機能を果たすが故に、ガス分離膜
4を極薄くすることが出来、ガス分離体1としてのガス
分離効率を、より高めることが可能である。
In the gas separator 1 according to the present invention, the metal 3 having the gas separating ability to fill the small holes near the surface 6 of the porous substrate 2 has a gas separating function, so that the metal 3 having the gas separating function serves as the electrode. The thickness can be reduced, and the gas separation efficiency of the gas separator 1 can be further increased.

【0042】 本発明に係るガス分離体1では、ガス分
離能を有する金属3が多孔質基体2の内部に侵入してい
る深さは、必要に応じて規定出来るが、概ね多孔質基体
2の表面6から1〜5μmであればよい。この深さが1
μmより小さいと、ガス分離能を有する金属3による小
孔の閉塞が充分でないおそれが生じ、原料ガスが精製ガ
ス側に漏洩する可能性が高まるからである。又、ガス分
離膜4が多孔質基体2の表面6から剥離し易くなるから
である。一方、この深さが5μmより大きいと、ガス分
離効率が低下してしまい好ましくない。
In the gas separator 1 according to the present invention, the depth at which the metal 3 having a gas separating ability penetrates into the porous substrate 2 can be defined as necessary, but the depth of the porous substrate 2 is almost the same. It may be 1 to 5 μm from the surface 6. This depth is 1
If it is smaller than μm, the small holes may not be sufficiently blocked by the metal 3 having gas separation ability, and the possibility that the raw material gas leaks to the purified gas side increases. Moreover, the gas separation membrane 4 is easily separated from the surface 6 of the porous substrate 2. On the other hand, if the depth is larger than 5 μm, the gas separation efficiency is lowered, which is not preferable.

【0043】 又、本発明に係るガス分離体1では、多
孔質基体2の表面6近傍の小孔5を充填して閉塞するガ
ス分離能を有する金属3が、ガス分離膜4を形成してい
るガス分離能を有する金属と、連続して形成されていれ
ば、尚好ましい。ガス分離膜4と多孔質基体2との密着
性が、より向上し、ガス分離膜4が多孔質基体2の表面
6から剥離し難くなるからである。
Further, in the gas separator 1 according to the present invention, the metal 3 having the gas separating ability for filling and closing the small holes 5 near the surface 6 of the porous substrate 2 forms the gas separation membrane 4. It is more preferable if the metal and the metal having gas separation ability are continuously formed. This is because the adhesion between the gas separation membrane 4 and the porous substrate 2 is further improved, and the gas separation membrane 4 is less likely to be peeled from the surface 6 of the porous substrate 2.

【0044】 ガス分離能を有する金属3がパラジウム
合金からなる場合には、Japanese Membr
ane Science,56(1991)315−3
25:”Hydrogen Permeable Pa
lladium− Silver Alloy Mem
brane Supported onPorous
Ceramics”や特開昭63─295402号公報
に記載されているように、パラジウム以外の金属の含量
は10〜30質量%であることが好ましい。パラジウム
を合金化する主目的は、パラジウムの水素脆化防止と高
温時の分離効率向上のためである。又、パラジウム以外
の金属として銀を含有すれば、パラジウムの水素脆化防
止に寄与し好ましい。
When the metal 3 having gas separation ability is made of a palladium alloy, Japan Membr
one Science, 56 (1991) 315-3
25: "Hydrogen Permeable Pa
lladium- Silver Alloy Mem
Brane Supported on Porous
As described in "Ceramics" and JP-A-63-295402, the content of metals other than palladium is preferably 10 to 30% by mass. The main purpose of alloying palladium is hydrogen embrittlement of palladium. In order to prevent hydrogen embrittlement and to improve separation efficiency at high temperature, it is preferable that silver is contained as a metal other than palladium because it contributes to prevention of hydrogen embrittlement of palladium.

【0045】[0045]

【実施例】 以下、実施例を挙げて、本発明を、更に具
体的に説明する。 (実施例1)先ず、多孔質基体に、洗浄を行った。外径
10mm、内径7mm、長さ300mmの円筒形状を有
し、微細孔径が0.1μmの多孔質α−アルミナ管を、
多孔質基体に用い、この多孔質管を水で洗浄し、次いで
乾燥した。次いで、脱脂処理として奥野製薬製OPC3
70を10%含む溶液を70℃に保持し、5分間浸漬し
た後、水洗した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. Example 1 First, the porous substrate was washed. A porous α-alumina tube having a cylindrical shape with an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 7 mm, and a length of 300 mm, and a micropore diameter of 0.1 μm,
Used on a porous substrate, the porous tube was washed with water and then dried. Next, as a degreasing treatment, Okuno Pharmaceutical OPC3
A solution containing 10% of 70 was kept at 70 ° C., immersed for 5 minutes, and then washed with water.

【0046】 次いで、多孔質基体を活性化処理した。
この多孔質α−アルミナ管を、OPCプリディッピング
を1%含む溶液に2分間浸漬した。次に、奥野製薬製イ
ンデューサーA及びBを各々5%含む溶液を50℃に保
持し、5分間浸漬した後、水洗した。次に、奥野製薬製
クリスターMUを15%含む溶液に5分間浸漬した。次
に、奥野製薬製クリスターMUを3%含む溶液に1分間
浸漬し、水洗した。次に、ヒドラジンを0.05%含む
溶液に1分間浸漬した。
Next, the porous substrate was activated.
This porous α-alumina tube was immersed in a solution containing 1% OPC pre-dipping for 2 minutes. Next, a solution containing 5% of each of Okuno Seiyaku's inducers A and B was kept at 50 ° C., immersed for 5 minutes, and then washed with water. Next, it was immersed for 5 minutes in a solution containing 15% of KUSTER MU made by Okuno Seiyaku. Next, it was immersed for 1 minute in a solution containing 3% of KUSTER MU made by Okuno Seiyaku, and washed with water. Next, it was immersed in a solution containing 0.05% of hydrazine for 1 minute.

【0047】 尚、活性化処理は以下の別手段によって
も行うことが出来るので紹介のみ行う。即ち、多孔質α
−アルミナ管の外表面を、SnCl2・2H2Oを0.1
質量%含有する0.1%塩酸水溶液に1分間浸漬させ
る。次いで、この管の外表面を、PdCl2を0.01
質量%含有する0.1%塩酸水溶液に1分間浸漬させ
る。各々の塩酸水溶液に10回、浸漬させるように、こ
の浸漬処理を両塩酸水溶液で繰り返す。このような手段
によっても活性化処理を行うことが可能である。
Since the activation process can be performed by the following different means, only the introduction will be given. That is, porous α
-Set the outer surface of the alumina tube to 0.1% SnCl 2 · 2H 2 O.
Immerse in a 0.1% hydrochloric acid aqueous solution containing mass% for 1 minute. The outer surface of the tube was then treated with 0.01% PdCl 2 .
Immerse in a 0.1% hydrochloric acid aqueous solution containing mass% for 1 minute. This dipping treatment is repeated with both aqueous hydrochloric acid solutions so that each aqueous hydrochloric acid solution is dipped 10 times. The activation process can also be performed by such means.

【0048】 次いで、パラジウムを化学メッキした。
イオンを除去した水1l中に、[Pd(NH34]Cl
2・H2O(5.4g)、2Na・EDTA(67.2
g)、アンモニア濃度28%のアンモニア水(651.
3ml)、H2NNH2・H2O(0.64ml)を加え
た水溶液を準備し、活性化処理を行った多孔質α−アル
ミナ管の外表面を、50℃に温度制御した上記水溶液に
浸漬させ、その一方、管の内側を真空ポンプで引いて減
圧した。この浸漬時間を変化させ、多孔質基体の表面に
被覆する薄膜の膜厚及び多孔質基体の内部への侵入深さ
を調節した。そして、析出したパラジウムの侵入深さに
ついて歩留まり調査を行った。侵入深さは1.5mmに
調節し、薄膜の膜厚を2μmに調節したときの侵入深さ
の精度を、試験体20体を対象に検査した。多孔質基体
の内部への深さが1.5±0.5mm以内に収まってい
るものを合格とし、歩留まりを求めた。
Next, palladium was chemically plated.
In 1 liter of deionized water, [Pd (NH 3 ) 4 ] Cl
2 · H 2 O (5.4 g), 2Na · EDTA (67.2)
g), ammonia water having an ammonia concentration of 28% (651.
3 ml) and an aqueous solution containing H 2 NNH 2 · H 2 O (0.64 ml) were prepared, and the outer surface of the activated α-alumina tube was treated with the above aqueous solution whose temperature was controlled to 50 ° C. The tube was immersed, while the inside of the tube was pulled by a vacuum pump to reduce the pressure. By changing this immersion time, the thickness of the thin film coating the surface of the porous substrate and the depth of penetration into the inside of the porous substrate were adjusted. Then, the yield investigation was conducted on the penetration depth of the deposited palladium. The penetration depth was adjusted to 1.5 mm, and the accuracy of the penetration depth when the thickness of the thin film was adjusted to 2 μm was tested on 20 test bodies. A porous substrate having a depth within 1.5 ± 0.5 mm was regarded as acceptable and the yield was determined.

【0049】 次いで、銀を電気メッキし、パラジウム
と銀との重量比が80:20となるように、調節した。
最後に、900℃で1時間保持して、熱処理を行い、パ
ラジウムと銀とを相互拡散させ、パラジウムと銀とを合
金化し、ガス分離体を得た。
Next, silver was electroplated and adjusted so that the weight ratio of palladium to silver was 80:20.
Finally, by holding at 900 ° C. for 1 hour, heat treatment was carried out to mutually diffuse palladium and silver to alloy palladium with silver to obtain a gas separator.

【0050】 こうして得られたガス分離体について、
気密試験を行った。アルゴンガスをアルミナ管外部に導
入し、900kPaの圧力で保持し、アルミナ管内部に
漏洩するガス量を測定した。
Regarding the gas separator thus obtained,
An airtight test was conducted. Argon gas was introduced to the outside of the alumina tube, the pressure was maintained at 900 kPa, and the amount of gas leaking inside the alumina tube was measured.

【0051】 又、ガス分離体について、水素分離試験
を行った。水素80容量%及び二酸化炭素20容量%か
らなる混合ガス17を原料ガスに用いた。試験装置の概
略図を図2に示す。先ず、チャンバー7を500℃にま
で加熱した。次いで、ガス分離体16の外側に、圧力が
900kPaである混合ガス17を2Nリットル/分で
導入した。又、ガス分離体16の内側に、圧力が100
kPaのアルゴンをキャリヤーガス18として、0.1
Nリットル/分で導入した。ガスクロマトグラフィによ
り、こうして得られた精製ガス19について定量分析を
行い、精製ガス19のガス透過速度及び精製ガス19中
の水素濃度を調べた。
A hydrogen separation test was conducted on the gas separator. A mixed gas 17 composed of 80% by volume of hydrogen and 20% by volume of carbon dioxide was used as a raw material gas. A schematic diagram of the test apparatus is shown in FIG. First, the chamber 7 was heated to 500 ° C. Then, the mixed gas 17 having a pressure of 900 kPa was introduced at a rate of 2 N liter / min outside the gas separator 16. Also, inside the gas separator 16, a pressure of 100
Using kPa argon as the carrier gas 18, 0.1
Introduced at N liter / min. The purified gas 19 thus obtained was quantitatively analyzed by gas chromatography, and the gas permeation rate of the purified gas 19 and the hydrogen concentration in the purified gas 19 were examined.

【0052】 更にガス分離体について、熱サイクル試
験を行った。水素雰囲気中にあるガス分離体を室温から
500℃まで加熱し、次いで、室温まで冷却した。この
加熱・冷却サイクルを1サイクルとし20サイクル行っ
た。これらの気密試験、ガス分離試験及び熱サイクル試
験の試験結果を、表1に示す。
Further, the gas separator was subjected to a heat cycle test. The gas separator in a hydrogen atmosphere was heated from room temperature to 500 ° C and then cooled to room temperature. This heating / cooling cycle was set as one cycle, and 20 cycles were performed. Table 1 shows the test results of these airtightness test, gas separation test and heat cycle test.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】(比較例1)多孔質基体を活性化処理する
工程で、各溶液に浸漬する各工程において、α−アルミ
ナ管内部を減圧にし、パラジウム化学メッキ工程では減
圧にせずに、ガス分離体を得た。尚、パラジウム化学メ
ッキ工程での減圧がないため多孔質基体の表面に被覆す
る薄膜の膜厚及び多孔質基体の内部への侵入深さの調節
の実施もなく、歩留まり調査はしていない。それ以外
は、実施例1と同一の条件で処理した。結果を表1に示
す。
(Comparative Example 1) In the step of activating the porous substrate, the inside of the α-alumina tube was depressurized in each step of dipping it in each solution, and in the palladium chemical plating step, the gas separator was not depressurized. Got Since there is no pressure reduction in the palladium chemical plating step, neither the film thickness of the thin film covering the surface of the porous substrate nor the penetration depth into the porous substrate was adjusted, and no yield survey was conducted. Other than that, it processed on the same conditions as Example 1. The results are shown in Table 1.

【0055】(比較例2)多孔質基体を活性化処理する
工程及びパラジウム化学メッキ工程の両工程において、
α−アルミナ管内部を減圧せずに、ガス分離体を得た。
尚、パラジウム化学メッキ工程での減圧がないため多孔
質基体の表面に被覆する薄膜の膜厚及び多孔質基体の内
部への侵入深さの調節の実施もなく、歩留まり調査はし
ていない。それ以外は、実施例1と同一の条件で処理し
た。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2) In both the step of activating the porous substrate and the step of palladium chemical plating,
A gas separator was obtained without depressurizing the inside of the α-alumina tube.
Since there is no pressure reduction in the palladium chemical plating step, neither the film thickness of the thin film covering the surface of the porous substrate nor the penetration depth into the porous substrate was adjusted, and no yield survey was conducted. Other than that, it processed on the same conditions as Example 1. The results are shown in Table 1.

【0056】(比較例3)多孔質基体を活性化処理する
工程及びパラジウム化学メッキ工程の両工程において、
α−アルミナ管内部を減圧して、ガス分離体を得た。パ
ラジウム化学メッキ工程での減圧により、多孔質基体の
表面に被覆する薄膜の膜厚を2μmに調節した。又、多
孔質基体の内部への侵入深さを1.5mmに調節し、析
出したパラジウムの侵入深さの精度を、試験体20体を
対象に検査した。多孔質基体の内部への深さが1.5±
0.5mm以内に収まっているものを合格とし、歩留ま
りを求めた。それ以外は、実施例1と同一の条件で処理
した。結果を表1に示す。
Comparative Example 3 In both the step of activating the porous substrate and the step of palladium chemical plating,
The inside of the α-alumina tube was depressurized to obtain a gas separator. The film thickness of the thin film covering the surface of the porous substrate was adjusted to 2 μm by reducing the pressure in the palladium chemical plating step. Further, the penetration depth of the porous substrate was adjusted to 1.5 mm, and the accuracy of the penetration depth of the deposited palladium was tested on 20 test bodies. The depth inside the porous substrate is 1.5 ±
Those that were within 0.5 mm were accepted and the yield was determined. Other than that, it processed on the same conditions as Example 1. The results are shown in Table 1.

【0057】(考察)実施例1と比較例2の結果を比較
すれば、活性化処理工程若しくは化学メッキ工程におい
て、α−アルミナ管内部を減圧することにより、多孔質
基体の内部にまでパラジウムを付着することが出来るこ
とがわかる。パラジウム合金の表面からの充填深さが増
すことによって、ガス分離体の気密性、精製ガス中の水
素純度が向上することがわかる。又、熱サイクル試験に
おいて、ガス分離膜が多孔質基体より剥離し難くなり、
密着性が向上していることがわかる。
(Discussion) Comparing the results of Example 1 and Comparative Example 2, palladium was introduced to the inside of the porous substrate by depressurizing the inside of the α-alumina tube in the activation treatment step or the chemical plating step. It can be seen that it can be attached. It can be seen that the airtightness of the gas separator and the hydrogen purity in the purified gas are improved by increasing the filling depth from the surface of the palladium alloy. Also, in the thermal cycle test, the gas separation membrane becomes difficult to peel off from the porous substrate,
It can be seen that the adhesion is improved.

【0058】 活性化処理工程では複数の薬液に浸漬す
る必要があり、工程数は概ね4〜20にもなり、各々工
程において減圧処理を行うのは煩雑であるが、実施例1
においては、メッキ液に含浸する1工程においてのみ減
圧処理を行うことにより、比較例1と同等の効果が得ら
れるため、工程の省略化が可能である。
In the activation treatment step, it is necessary to immerse in a plurality of chemicals, the number of steps is approximately 4 to 20, and it is complicated to perform the depressurization treatment in each step.
In the above, since the same effect as in Comparative Example 1 can be obtained by performing the depressurization treatment only in the one step of impregnating with the plating solution, the steps can be omitted.

【0059】 実施例1と比較例3の歩留まりの比較に
より、多孔質基体内へのパラジウムの析出深さを1〜2
μmにするための微妙な膜厚制御においては、本発明
(実施例1)の方が優れている。多孔質基体を活性化処
理する工程及びパラジウム化学メッキ工程の両工程にお
いて、α−アルミナ管内部を減圧してしまうと、パラジ
ウムの析出深さのバラツキが大きくなり、歩留まりが低
下する。パラジウムが、例えば深く侵入しすぎればガス
透過速度が減少する、あるいは、浅い部分が発生すれば
気密を悪化させる要因につながる。従って、この歩留ま
り低下は好ましくなく、パラジウム化学メッキ工程のみ
において、多孔質基体の一片面を、他片面との圧力差を
伴って、ガス分離能を有する金属を含有する溶液に浸漬
させ、多孔質基体内へのパラジウムの析出深さを所望の
深さに制御することは有用である。
By comparing the yields of Example 1 and Comparative Example 3, the precipitation depth of palladium in the porous substrate was determined to be 1 to 2
The present invention (Example 1) is superior in the delicate film thickness control for making the thickness μm. In both the step of activating the porous substrate and the step of palladium chemical plating, if the inside of the α-alumina tube is depressurized, the variation in the palladium deposition depth will increase and the yield will decrease. For example, if the palladium penetrates too deeply, the gas permeation rate decreases, or if a shallow portion is generated, it leads to deterioration of airtightness. Therefore, this decrease in yield is not preferable, and only one side of the porous substrate is immersed in a solution containing a metal having gas separation ability with a pressure difference from the other side only in the palladium chemical plating step to form a porous substrate. It is useful to control the depth of palladium deposition in the substrate to a desired depth.

【0060】[0060]

【発明の効果】 本発明のガス分離体の製造方法では、
より使用薬品数の少ない化学メッキ工程のみで、多孔質
基体の一片面を、その一片面にかかる圧力が多孔質基体
の反対側の片面の圧力より大きくなるように、メッキ溶
液に浸漬させ、これにより、この多孔質基体の一片面の
表面に開いている小孔の、表面近傍部分において、ガス
分離能を有する金属が小孔を充填して閉塞させつつ成膜
される。複数の薬品を用いる活性化工程で、多孔質基体
の一片面と他片面の圧力差を設ける必要がないため、作
業が簡素になるとともに、工程のサイクルタイムも短縮
されスループットが向上し得る。
EFFECT OF THE INVENTION In the method for producing a gas separator of the present invention,
Only by the chemical plating process using a smaller number of chemicals, one surface of the porous substrate is immersed in a plating solution so that the pressure applied to the one surface is larger than the pressure on the opposite surface of the porous substrate. As a result, in the vicinity of the surface of the small hole opened on the surface of one surface of the porous substrate, the metal having gas separation ability is filled in the small hole to be blocked. Since it is not necessary to provide a pressure difference between one surface and the other surface of the porous substrate in the activation process using a plurality of chemicals, the work can be simplified and the cycle time of the process can be shortened to improve the throughput.

【0061】 更には、本発明のガス分離体の製造方法
により得られるガス分離体においては、好ましくは、ガ
ス分離能を有する金属が多孔質基体の内部に侵入してい
る深さは、多孔質基体の表面から1〜2μmであり、
又、ガス分離膜の膜厚は好ましくは1〜5μmである。
このような条件を満たすガス分離体は、ガス分離効率に
優れ、このガス分離体を用いたガス分離装置の設備コス
ト及び運転コストの低減に寄与し得る。
Furthermore, in the gas separator obtained by the method for producing a gas separator of the present invention, preferably, the depth at which the metal having gas separating ability penetrates into the porous substrate is porous. 1-2 μm from the surface of the substrate,
The thickness of the gas separation membrane is preferably 1-5 μm.
A gas separator satisfying such a condition is excellent in gas separation efficiency and can contribute to reduction in equipment cost and operation cost of a gas separation device using this gas separator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のガス分離体の製造方法により得られ
るガス分離体の一実施形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a gas separator obtained by the method for producing a gas separator according to the present invention.

【図2】 本発明のガス分離体の製造方法に係る水素分
離試験装置の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a hydrogen separation test apparatus according to the method for producing a gas separator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガス分離体、2…多孔質基体、3…ガス分離能を有
する金属、4…ガス分離膜、5…小孔、6…表面、7…
真空チャンバー、8…導入管、10…導入管、15…O
リング、16…ガス分離体、17…混合ガス、18…キ
ャリヤーガス、19…精製ガス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas separator, 2 ... Porous substrate, 3 ... Metal having gas separation ability, 4 ... Gas separation membrane, 5 ... Small holes, 6 ... Surface, 7 ...
Vacuum chamber, 8 ... Introduction tube, 10 ... Introduction tube, 15 ... O
Ring, 16 ... Gas separator, 17 ... Mixed gas, 18 ... Carrier gas, 19 ... Purified gas.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C23C 18/31 C23C 18/31 A 18/42 18/42 Fターム(参考) 4D006 GA41 HA21 MA02 MA06 MB04 MC02X MC03X NA05 NA45 NA49 PA01 PB18 PB66 4G040 FA06 FB09 FC01 FE01 4K022 AA37 AA41 CA04 CA13 CA16 DA01 DB30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C23C 18/31 C23C 18/31 A 18/42 18/42 F term (reference) 4D006 GA41 HA21 MA02 MA06 MB04 MC02X MC03X NA05 NA45 NA49 PA01 PB18 PB66 4G040 FA06 FB09 FC01 FE01 4K022 AA37 AA41 CA04 CA13 CA16 DA01 DB30

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔質基体にガス分離能を有する金属が
成膜されてなるガス分離体の製造方法であって、少なく
とも、 前記多孔質基体の一片面を、他片面との圧力差を伴わず
に、活性化金属を含有する溶液に浸漬させる活性化工程
と、 前記多孔質基体の一片面を、他片面との圧力差を伴っ
て、前記ガス分離能を有する金属を含有する溶液に浸漬
させる化学メッキ工程と、を有し、 前記多孔質基体の一片面において、前記ガス分離能を有
する金属が、前記多孔質基体の微小欠陥を閉塞させつつ
成膜されることを特徴とするガス分離体の製造方法。
1. A method for producing a gas separator, which comprises depositing a metal having gas separation ability on a porous substrate, wherein at least one surface of the porous substrate is accompanied by a pressure difference from the other surface. Without, an activation step of immersing in a solution containing an activated metal, one surface of the porous substrate, with a pressure difference from the other surface, immersed in a solution containing a metal having gas separation ability And a chemical plating step for allowing the metal having gas separation ability to be deposited on one surface of the porous substrate while blocking micro defects in the porous substrate. Body manufacturing method.
【請求項2】 前記ガス分離能を有する金属が、パラジ
ウム若しくはパラジウムを含有する合金である請求項1
に記載のガス分離体の製造方法。
2. The metal having gas separation ability is palladium or an alloy containing palladium.
The method for producing a gas separator according to item 1.
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