JP2007069207A - Hydrogen separating composite and its production process - Google Patents

Hydrogen separating composite and its production process Download PDF

Info

Publication number
JP2007069207A
JP2007069207A JP2006220752A JP2006220752A JP2007069207A JP 2007069207 A JP2007069207 A JP 2007069207A JP 2006220752 A JP2006220752 A JP 2006220752A JP 2006220752 A JP2006220752 A JP 2006220752A JP 2007069207 A JP2007069207 A JP 2007069207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen separation
metal
layer
hydrogen
alloy
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.)
Granted
Application number
JP2006220752A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4893992B2 (en
Inventor
Jianfa Ton
ジアンファ トン
Hiroyuki Suda
洋幸 須田
Kenji Haratani
賢治 原谷
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2006220752A priority Critical patent/JP4893992B2/en
Publication of JP2007069207A publication Critical patent/JP2007069207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4893992B2 publication Critical patent/JP4893992B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen separating composite, which is free from pinholes and excessive penetration into a porous base material, has excellent stability, and has a high level of hydrogen permeability and a high level of hydrogen separation capability, and a process for producing the same. <P>SOLUTION: The process for producing a hydrogen separating composite comprises at least step A of forming a layer substantially formed of an easily burnable polymer containing a compound of a metal constituting a hydrogen separating layer formed of a metal on the surface of a porous base material, step B of stacking an electroless plating layer formed of a metal or alloy having a hydrogen separating function onto the surface of the layer, step C of heat treating the laminate to burn the easily burnable polymer, and step D of forming an electroless plating layer formed of a metal or alloy having a hydrogen separating function on the surface of the heat treated laminate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との積層体から少なくとも構成される水素分離複合体及びその製造方法に関する。より詳しくは、高透過性、および極めて高い水素分離性を有し、ピンホールなどの欠陥が無く、前記金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無く、高水素透過性及び極めて高い水素透過分離能を有し、長期間に亘り安定性を保持できること特徴とする水素分離複合体およびその製造方法に関する。とくに、そのような特徴を有する水素分離薄膜およびその製造方法に関する。また、その複合体の製造のための積層体に関する。この水素分離複合体は実に多様の応用が可能であり、たとえば水素混合ガスからの水素分離、水素製造反応、シフト反応、水素化反応、脱水素化反応、燃料電池への応用に適している。   The present invention relates to a hydrogen separation composite comprising at least a laminate of a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and a method for producing the same. More specifically, it has high permeability and extremely high hydrogen separation, no defects such as pinholes, virtually no penetration of the metal or alloy layer into the porous substrate, and high hydrogen permeability. The present invention relates to a hydrogen separation complex and a method for producing the same, which have high performance and extremely high hydrogen permeation separation ability and can maintain stability over a long period of time. In particular, the present invention relates to a hydrogen separation thin film having such characteristics and a method for manufacturing the same. Moreover, it is related with the laminated body for manufacture of the composite_body | complex. This hydrogen separation complex can be used in various applications. For example, it is suitable for hydrogen separation from hydrogen mixed gas, hydrogen production reaction, shift reaction, hydrogenation reaction, dehydrogenation reaction, and fuel cell application.

水素は軽量で豊富、環境に優しいことから、将来の主要なエネルギーと目されている。しかしながら、水や天然ガス、石炭、バイオマスなどの水素を含む資源から得られる水素には不純物が含まれるため、使用の前段階で分離・精製する必要がある。その分離・精製する方法として、深冷分離法や吸着法や分離膜による水素分離法など、幾多の技術が提案されている。
これらのなかで、分離膜による水素分離法は他の水素分離方法と比べて、より省エネルギーで、操作が簡便であり、しかも用いる機器の小型化が可能などの有利な点を有しているため、工業的に使用される可能性が大きい。とくに、パラジウムベースの複合金属膜は、高い水素透過率と優れた水素分離性を有するため、他の方法と比較すると、明らかに優位である。さらに、燃料電池や他の水素を消費するプロセスのために有用な純粋な水素を製造できることや、対象製品の収量を向上させるために水素化や脱水素化反応プロセスに使用できることなど、実に工業的価値が高い。
しかしながら、パラジウムは高価であるので、たとえばニッケル、銅あるいはバナジウムなど、より安価な金属であり、しかもパラジウムと同様の水素分離能を有する技術も盛んに研究されている。
Hydrogen is regarded as a major future energy because it is lightweight, abundant and environmentally friendly. However, since hydrogen obtained from resources containing hydrogen such as water, natural gas, coal, and biomass contains impurities, it must be separated and purified before use. A number of techniques have been proposed for the separation and purification, such as a cryogenic separation method, an adsorption method, and a hydrogen separation method using a separation membrane.
Among these, the hydrogen separation method using a separation membrane has more advantages than other hydrogen separation methods in that it is more energy-saving, easier to operate, and can be downsized. The possibility of industrial use is great. In particular, a palladium-based composite metal membrane has a high hydrogen permeability and an excellent hydrogen separation property, and is clearly superior to other methods. In addition, it is possible to produce pure hydrogen useful for fuel cells and other hydrogen consuming processes, and to be used in hydrogenation and dehydrogenation reaction processes to improve the yield of target products. High value.
However, since palladium is expensive, for example, it is a less expensive metal such as nickel, copper, or vanadium, and a technique having a hydrogen separation ability similar to that of palladium has been actively studied.

これまで開発されてきたPd系膜は、その厚みが比較的大きいために、投入する原料に対して製造される水素の割合が低く、しかも付随する化学反応速度に要求される水素透過速度を達成するには至っておらず、大規模な産業応用の可能性を狭めている。したがって、薄いパラジウム層が多孔性基材上に形成されたパラジウムベースの複合薄膜は水素分離膜の分野における研究の焦点になっており、これまでに、下記のような技術情報が開示されている。   The Pd-based membranes that have been developed so far have a relatively large thickness, so the proportion of hydrogen produced relative to the raw material to be added is low, and the hydrogen permeation rate required for the accompanying chemical reaction rate is achieved. It has not yet been achieved, narrowing the possibilities for large-scale industrial applications. Therefore, a palladium-based composite thin film in which a thin palladium layer is formed on a porous substrate has been the focus of research in the field of hydrogen separation membranes, and the following technical information has been disclosed so far. .

特許文献1(ガス分離用薄膜の製造技術)では、無電解メッキと電解メッキの組み合わせによって、11−33μmのパラジウム膜を多孔性のセラミック基材上に形成する方法を開示している。 しかし膜の厚さは大きく、基材中へのパラジウムの浸透は回避されていない。したがって、このパラジウム膜の水素選択性は良好であるが、水素透過速度は小さくなっている。   Patent document 1 (manufacturing technology of a gas separation thin film) discloses a method of forming an 11-33 μm palladium film on a porous ceramic substrate by a combination of electroless plating and electrolytic plating. However, the thickness of the membrane is large and the penetration of palladium into the substrate is not avoided. Therefore, the hydrogen selectivity of this palladium membrane is good, but the hydrogen permeation rate is low.

特許文献2(水素ガス分離膜)では、多孔性セラミクスや多孔質ガラス、多孔性陶器または金属製フィルタなどの無機多孔体を、シリカゲルやアルミナゲルあるいは、シリカ/アルミナゲルに浸積して、これらの細孔中にゲルを担持する方法が開示されている。シリカゲル等が担持されたこれら無機多孔体は、乾燥後、所望の温度で焼成された後、表面活性化過程と、これに次いで、無電解メッキや減圧蒸着法、イオンプレーティング法あるいは化学蒸着法によって、パラジウム膜が形成されている。しかしながら、このように微細孔の中間層を形成すると、水素透過抵抗が増大する可能性が高い。   In Patent Document 2 (hydrogen gas separation membrane), an inorganic porous material such as porous ceramics, porous glass, porous earthenware, or a metal filter is immersed in silica gel, alumina gel, or silica / alumina gel. Discloses a method for supporting a gel in the pores. These inorganic porous materials carrying silica gel and the like are dried, fired at a desired temperature, and then surface activated, followed by electroless plating, vacuum deposition, ion plating, or chemical vapor deposition. Thus, a palladium film is formed. However, when the microporous intermediate layer is formed in this way, the hydrogen permeation resistance is likely to increase.

特許文献3では、金属多孔基材の荒い表面を滑らかにするために、50μm厚のSiOやAlの中間層を形成し、次に2〜20μm厚のパラジウムあるいはパラジウム合金膜を製造する技術が開示されている。しかし、これら酸化物の中間層の存在によって、水素透過抵抗が増加する可能性がある。 In Patent Document 3, an intermediate layer of 50 μm thick SiO 2 or Al 2 O 3 is formed to smooth the rough surface of a metal porous substrate, and then a palladium or palladium alloy film having a thickness of 2 to 20 μm is manufactured. Techniques to do this are disclosed. However, the presence of these oxide intermediate layers may increase the hydrogen permeation resistance.

特許文献4では、多孔質基体を処理することにより、多孔質基体の表面に付着する有機物等の不純物を除去した後に、多孔質基体にガス分離膜を被覆する技術が開示されている。ガス分離膜を被覆法としては、塩化パラジウムの塩酸水溶液と塩化錫の塩酸水溶液に基材を交互に打ち付け、熱処理して合金化した後に、無電解メッキを施す方法が開示されている。   Patent Document 4 discloses a technique of coating a porous substrate with a gas separation membrane after removing impurities such as organic substances adhering to the surface of the porous substrate by treating the porous substrate. As a method for coating a gas separation membrane, a method is disclosed in which an electroless plating is performed after the base material is alternately struck to a hydrochloric acid aqueous solution of palladium chloride and a hydrochloric acid aqueous solution of tin chloride, heat-treated and alloyed.

特許文献5では、2.5-7 μm 厚さのパラジウム膜を、微細孔中間層なしで積層する技術が開示されている。薄膜にすることで製造コストは抑えられるが、多孔質基体の平均細孔径を水素分離膜の厚さに応じて最適化する操作が必要であり、多孔質基体に積層する分離膜の厚さが自由ではないという制限、および水素選択性が低下する傾向にあり、改善の余地が残されている。   Patent Document 5 discloses a technique of laminating a 2.5-7 μm thick palladium film without a microporous intermediate layer. Although the manufacturing cost can be reduced by using a thin film, an operation for optimizing the average pore diameter of the porous substrate according to the thickness of the hydrogen separation membrane is necessary. There is room for improvement, with limitations that it is not free and a tendency to lower hydrogen selectivity.

特許文献6および特許文献7においては、多孔性基材上にパラジウム薄膜を形成するのに化学蒸着法が利用されている。この方法により確かにパラジウム薄膜が形成されるので有効であるといえるが、しかしながら、基材中の細孔への蒸着原料の過度な浸透と、その結果としての水素透過性の低下が不可避である。   In Patent Document 6 and Patent Document 7, a chemical vapor deposition method is used to form a palladium thin film on a porous substrate. It can be said that this method is effective because a palladium thin film is surely formed. However, excessive penetration of the deposition raw material into the pores in the base material and the resulting decrease in hydrogen permeability are inevitable. .

特許文献8では、多孔質体表面にメッキ法によってパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成し、次いで、該薄膜上に化学蒸着法でパラジウム化合物を蒸着することによって、パラジウム又はパラジウム合金製の薄膜を形成する技術が開示されている。また、多孔性基材の荒い表面を、粒子を含む水で満たすことによって改善し、この上にパラジウムメッキすることによって、パラジウム膜を形成する方法が開示されている。この方法は確かに薄膜の構造欠陥は解消されているといえるが、しかしながら、基材中へのパラジウムの過度な浸透は回避されているとはいえず、水素透過速度は低下傾向にあるといわざるをえない。そのうえ、基材表面での粒子残物の存在によって水素透過抵抗が増大する恐れが残る。   In Patent Document 8, a palladium or palladium alloy thin film is formed on the surface of a porous body by plating, and then a palladium compound is deposited on the thin film by chemical vapor deposition to form a palladium or palladium alloy thin film. Techniques to do this are disclosed. Further, a method is disclosed in which a rough surface of a porous substrate is improved by filling with water containing particles, and a palladium film is formed by plating palladium thereon. Although this method can be said to have eliminated the structural defects of the thin film, however, it cannot be said that excessive penetration of palladium into the substrate is avoided, and the hydrogen permeation rate is said to be decreasing. I cannot help it. In addition, there remains a risk of increased hydrogen permeation resistance due to the presence of particle residues on the substrate surface.

以上のように、既知の方法では、パラジウム薄膜の基となるパラジウム核を導入するための重要な工程が改良されておらず、ピンホール及び多孔性基材への浸透のない、高水素透過性及び高水素分離性を有する水素分離複合薄膜の製造方法が、未だ開発されていない状態である。
また、パラジウム以外の金属からなる水素分離膜に関する既知の方法でも、同様であり、パラジウム以外の金属からなる薄膜の基となる金属核を導入するための重要な工程がほとんどなされていないといえるのであり、ピンホール及び多孔性基材への浸透のない、高水素透過性及び高水素分離性を有する水素分離複合薄膜の製造方法が、未だ開発されていない状態である。
As described above, in the known method, the important process for introducing the palladium nucleus as the base of the palladium thin film has not been improved, and the high hydrogen permeability without penetration into the pinhole and the porous substrate is achieved. In addition, a method for producing a hydrogen separation composite thin film having high hydrogen separation properties has not yet been developed.
The same is true for known methods for hydrogen separation membranes made of metals other than palladium, and it can be said that there are almost no important steps for introducing metal nuclei that form the basis of thin films made of metals other than palladium. In addition, a method for producing a hydrogen separation composite thin film having high hydrogen permeability and high hydrogen separation without penetrating into a pinhole and a porous substrate has not yet been developed.

特開平1−4216号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-4216 特開平4−349926号公報JP-A-4-349926 特開平5−285357号公報JP-A-5-285357 特開平8−266876号公報JP-A-8-266876 特開2000−317282号公報JP 2000-317282 A 特開2003−62438号公報JP 2003-62438 A 特開2003−135943号公報JP 2003-135943 A 特開2004−122006号公報JP 2004-122006 A

従って、本発明の課題は、これらの問題を解決する方法を提示することにある。すなわち、ピンホール及び多孔性基材への浸透のない、高水素透過性及び極めて高い水素分離性を有する水素分離複合体、およびその製造方法を提示することにあり、さらに長期間に亘り安定性を保持できる水素分離複合体、およびその製造方法を提示することにある。とくに、ピンホール及び多孔性基材への浸透のない、高水素透過性及び極めて高い水素分離性を有する水素分離複合薄膜、およびその製造方法を提示することにあり、さらに長期間に亘り安定性を保持できる水素分離複合薄膜、およびその製造方法を提示することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to present a method for solving these problems. That is, to provide a hydrogen separation composite having high hydrogen permeability and extremely high hydrogen separation without penetration into pinholes and porous substrates, and a method for producing the same, and to provide stability over a long period of time. It is to provide a hydrogen separation complex that can hold the same, and a method for producing the same. In particular, it is intended to provide a hydrogen separation composite thin film having high hydrogen permeability and extremely high hydrogen separation properties that do not penetrate pinholes and porous substrates, and a method for producing the same. It is to provide a hydrogen separation composite thin film that can hold the same, and a method for manufacturing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究し、その一環としてパラジウム薄膜の基となるパラジウム核を簡単な操作で導入する工程の開発に力を注ぐ最中、高分子中にパラジウム塩を共存させた層を多孔性基材表面に設けると、意外にも、その層の表面に無電解メッキ法でパラジウム層が容易かつ効率的に形成されると共に,その積層体を加熱処理し、高分子を焼失させると、高分子中に共存していたパラジウム塩が多孔質表面に残り、前記課題を解決することができるという知見を得た。本発明者らはその知見に基づきさらに研究を重ね、ついに本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and as part of this, while focusing on the development of a process for introducing a palladium nucleus as a base of a palladium thin film with a simple operation, a palladium salt is contained in a polymer. Surprisingly, a palladium layer is easily and efficiently formed on the surface of the porous layer by electroless plating, and the laminate is heat-treated. It was found that when the polymer was burned off, the palladium salt coexisting in the polymer remained on the porous surface, and the above problem could be solved. Based on the findings, the present inventors have further studied and finally completed the present invention.

すなわち、請求項1の発明は、多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程A、前記層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する工程B、および前記積層体を加熱処理して易焼失性高分子を焼失させる工程Cから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造方法に関する。ここで、「金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物」(以下、金属の化合物ということがある)とは、「金属の化合物であって、その金属は水素分離層を構成する金属」を意味する。また、「金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層」とは、「金属の化合物および易焼失性高分子を必須成分として含有する層であって、所期の目的を達成できる範囲で他の成分が共存してもよい層」という意味である。
請求項2の発明は、多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程A、前記層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する工程B、前記積層体を加熱処理して易焼失性高分子を焼失させる工程C、および前記加熱処理して得られた積層体の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を形成する工程Dから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造方法に関する。
That is, the invention of claim 1 includes the step A of forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal on the surface of the porous substrate. Hydrogen separation comprising at least a step B of laminating a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface of the layer, and a step C of heat-treating the easily burnable polymer by heating the laminate. The present invention relates to a method for producing a composite. Here, “a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal” (hereinafter sometimes referred to as a metal compound) is “a metal compound, and the metal is a metal constituting the hydrogen separation layer”. Means. In addition, “a layer substantially composed of a readily burnable polymer containing a metal compound that constitutes a metal hydrogen separation layer” means “a layer containing a metal compound and a readily burnable polymer as essential components” In other words, it means a layer in which other components may coexist as long as the intended purpose can be achieved.
The invention according to claim 2 is a process A for forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a metal hydrogen separation layer on the surface of a porous substrate, Step B of laminating a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface, Step C of heat-treating the laminate to burn away the easily burnable polymer, and the laminate obtained by the heat treatment The present invention relates to a method for producing a hydrogen separation composite comprising at least a step D of forming a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface.

請求項3の発明は、請求項1および2の発明において、工程Aで得た層が形成された基材を熱処理する工程Eをさらに含むことを特徴とし、請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明において、工程Aが、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物、易焼失性高分子、および有機溶媒から構成される金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する溶液を多孔性基材に塗布・含侵することから実質的になることを特徴とする。ここで、「金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物、易焼失性高分子、および有機溶媒から構成される金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する溶液を多孔性基材に塗布・含侵する」とは、金属の化合物、易焼失性高分子、および有機溶媒から構成される金属の化合物を含有する溶液を多孔性基材に塗布すること、および、金属の化合物、易焼失性高分子、および有機溶媒から構成される金属の化合物を含有する溶液を多孔性基材に含侵することのどちらか一方、あるいは両方を意味する。
請求項5の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明において、工程Bが、工程Aでの層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層を積層する工程であることを特徴とする。
The invention of claim 3 is characterized in that in the inventions of claims 1 and 2, the method further comprises a step E of heat-treating the base material on which the layer obtained in step A is formed. In any one of the inventions 1 to 3, the metal constituting the hydrogen separation layer composed of a metal compound comprising a hydrogen separation layer composed of a metal, an easily burnable polymer, and an organic solvent in Step A It is characterized by substantially consisting of applying and impregnating a porous substrate with a solution containing the above compound. Here, “a solution containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer comprising a metal compound comprising a metal separation layer comprising a metal, a readily burnable polymer, and a metal comprising a hydrogen separation layer comprising an organic solvent is a porous group. "Applying and impregnating to a material" means applying a solution containing a metal compound composed of a metal compound, an easily burnable polymer, and an organic solvent to a porous substrate, and a metal compound. , Impregnating a porous substrate with a solution containing a metal compound composed of an easily burnable polymer and an organic solvent, or both.
The invention of claim 5 is the process according to any one of claims 1 to 3, wherein step B is a step of laminating an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface of the layer in step A. It is characterized by being.

請求項6の発明は、多孔性基材K、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子からなる層L、水素分離機能を有する金属あるいはパラジウム合金からなる層Mから少なくともなることを特徴とし、水素分離複合体の製造のための積層体に関する。
請求項7の発明は、請求項6の発明において、層Mが、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層である発明である。請求項8の発明は、請求項6または7記載の積層体を加熱処理して得る水素分離複合体に関する。この請求項6または7記載の積層体の加熱により、積層体の内部に存在する易焼失性高分子は焼失する。
請求項9の発明は、請求項8の水素分離複合体の表面に、さらに水素分離機能を有する金属あるいは合金からなるNを形成したことを特徴とする水素分離複合体に関する。
請求項10の発明は、請求項9の発明において、層Nが、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層である発明である。
請求項11の発明は、請求項6〜10のいずれか記載の水素分離複合体において、層Mの厚みが0.5〜5μmであることを特徴とする。この発明では、水素分離複合体は水素分離複合膜ということができる。
請求項12の発明は、請求項6〜10のいずれか記載の水素分離複合体において、層Nの厚みが0.5〜10μmであることを特徴とする。この発明では、水素分離複合体は水素分離複合膜ということができる。すなわち、本発明の水素分離複合体は、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の厚み、つまり層Mと層Nのが1〜15μmであることを特徴とする。
The invention of claim 6 includes a porous substrate K, a layer L made of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a metal hydrogen separation layer, a layer made of a metal or palladium alloy having a hydrogen separation function. The present invention relates to a laminate for producing a hydrogen separation composite.
The invention of claim 7 is the invention of claim 6, wherein the layer M is an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function. The invention of claim 8 relates to a hydrogen separation complex obtained by heat-treating the laminate of claim 6 or 7. When the laminate according to claim 6 or 7 is heated, the easily burnable polymer existing in the laminate is burned away.
A ninth aspect of the present invention relates to a hydrogen separation complex characterized in that N made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is further formed on the surface of the hydrogen separation complex of the eighth aspect.
The invention of claim 10 is the invention of claim 9, wherein the layer N is an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function.
The invention of claim 11 is the hydrogen separation complex according to any one of claims 6 to 10, wherein the thickness of the layer M is 0.5 to 5 μm. In the present invention, the hydrogen separation composite can be referred to as a hydrogen separation composite membrane.
The invention of claim 12 is the hydrogen separation complex according to any one of claims 6 to 10, wherein the thickness of the layer N is 0.5 to 10 μm. In the present invention, the hydrogen separation composite can be referred to as a hydrogen separation composite membrane. That is, the hydrogen separation composite of the present invention is characterized in that the thickness of the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, that is, the layer M and the layer N are 1 to 15 μm.

請求項13の発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無いことを特徴とする水素分離複合体に関する。その上、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層にはピンホールの欠陥が無い。ここで、「水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無い」とは、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が全く無いか、あるいは僅かに観察されるが水素透過性や水素透過分離能には影響がほとんどないときを意味する。なお、ここで、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無いことを特徴とする請求項6〜12のいずれか記載の水素分離複合体も含まれる。
請求項14の発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする水素分離複合体に関する。ここで、「前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持する」とは、前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に空間層が保持されるが、あるいは僅かに一部だけ空間層を観察されにくい部分があるものの水素透過性、水素透過分離能、機械的安定性などの本発明の特徴には影響がほとんどないときを意味する。この空間層は実質的にバッファー層の役割を果たす。なお、この発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする請求項6〜12のいずれか記載の水素分離複合体も含まれる。
請求項15の発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無く、かつ前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする水素分離複合体に関する。ここで、「前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持する」とは、前記のとおりである。なお、この発明は、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無く、かつ前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする請求項6〜12のいずれか記載の水素分離複合体も含まれる。
The invention of claim 13 is a laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further comprising a porous group of a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function The present invention relates to a hydrogen separation composite characterized by substantially no penetration into the material. In addition, the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function does not have pinhole defects. Here, “substantially no penetration of a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function into a porous substrate” means that a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is applied to the porous substrate. It means that there is no permeation or it is observed slightly but has little effect on hydrogen permeability and hydrogen permeation separation ability. Here, it is a laminate composed of at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further to a porous substrate made of a metal or alloy having a hydrogen separation function. The hydrogen separation complex according to any one of claims 6 to 12 is also included.
The invention of claim 14 is a laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further, the porous substrate and the metal or alloy having the hydrogen separation function. It is related with the hydrogen-separation composite characterized by hold | maintaining a space layer substantially between the layers which consist of. Here, “maintaining a spatial layer substantially between the porous substrate and the layer made of the metal or alloy having a hydrogen separation function” means having the porous substrate and the hydrogen separation function. Although the space layer is held between the layers made of metal or alloy, or a part of the space layer is difficult to observe, a book on hydrogen permeability, hydrogen permeation separation ability, mechanical stability, etc. It means when there is almost no influence on the features of the invention. This spatial layer essentially serves as a buffer layer. The present invention is a laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further comprising the porous substrate and the metal or alloy having a hydrogen separation function. A hydrogen separation complex according to any one of claims 6 to 12 is also included, wherein a space layer is substantially retained between the layers.
The invention according to claim 15 is a laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and the porous group of the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function A hydrogen separation complex characterized in that there is substantially no penetration into the material and a space layer is substantially maintained between the porous base material and the metal or alloy layer having a hydrogen separation function. About. Here, “substantially hold a space layer between the porous substrate and the metal or alloy layer having a hydrogen separation function” is as described above. The present invention is a laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further comprising a porous substrate made of a metal or alloy having a hydrogen separation function 13. A space layer is substantially maintained between the porous base material and the metal or metal alloy layer having a hydrogen separation function. The hydrogen separation complex described in any of the above is also included.

本発明の水素分離複合体は、ピンホールなどの構造的欠陥が無く、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材の細孔内への進入が実質的に無ないことが特徴のひとつであり、優れた水素透過性、極めて高い水素分離性、長期安定性を有することもひとつの特徴である。また、本発明の水素分離複合体は、薄膜であり、しかも、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層とが実質的にバッファー層の役割を果たす空間薄層を隔てて存在しているため、水素吸脱着や熱サイクルに伴う熱膨張・収縮が直接的に影響せず、機械的強度、長期安定性に優れている。さらに、空間層は例えば0,1〜1μm程度の厚さであり、表面積が大幅に向上し手居るという特徴もある。   The hydrogen separation composite of the present invention is free from structural defects such as pinholes, and is substantially free from entering the pores of a porous substrate of a metal or alloy layer having a hydrogen separation function. One of the features is that it has excellent hydrogen permeability, extremely high hydrogen separation properties, and long-term stability. Further, the hydrogen separation composite of the present invention is a thin film, and the porous base material and the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function are separated from a space thin layer that substantially serves as a buffer layer. Therefore, the thermal expansion / contraction associated with hydrogen adsorption / desorption and thermal cycle is not directly affected, and the mechanical strength and long-term stability are excellent. Further, the space layer has a thickness of, for example, about 0.1 to 1 μm, and has a feature that the surface area is greatly improved.

さらに、本発明は、そのような水素分離複合体を調製する方法によって特徴付けられ、とくに、新規触媒技術を利用した多孔性基材の活性化過程と、金属薄膜層の形成過程に特徴付けられる。すなわち、(1)易焼失性高分子中に金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する層を多孔性基材に形成し、金属からなる水素分離層の下地となる金属核を基材表面に形成する点、(2)易焼失性高分子、金属の化合物、および溶媒から少なくとも構成される溶液を一回の被覆操作によって、多孔性基材表面に比較的多量の金属の化合物が均一に分散され、均一な厚みの層を形成させることができるので、金属からなる水素分離層の下地となる金属核の分散が均一で量も多く、そのうえ、水素分離膜の製造に必要な時間も短く、コストも低減化される点、(3)易焼失性高分子を含有する層の表面に、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を形成できるので、その層は薄く、欠陥の無い層となるので、水素透過能や水素分離能に優れる点、などで特徴付けられる。   Further, the present invention is characterized by a method for preparing such a hydrogen separation composite, and in particular, a porous substrate activation process utilizing a novel catalyst technology and a metal thin film layer formation process. . That is, (1) a layer containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal in an easily burnable polymer is formed on a porous substrate, and a metal nucleus serving as a base of the hydrogen separation layer made of metal is formed (2) A relatively large amount of a metal compound formed on the surface of a porous substrate by a single coating operation with a solution composed of at least a burnable polymer, a metal compound, and a solvent. Is uniformly dispersed and a layer having a uniform thickness can be formed, so that the metal nuclei that are the base of the hydrogen separation layer made of metal are uniformly dispersed in a large amount, and in addition, it is necessary for the production of a hydrogen separation membrane. (3) Since a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function can be formed on the surface of a layer containing an easily burnable polymer, the layer is thin and has a defect. Since there is no layer, hydrogen permeability For excellent hydrogen separation performance, characterized by such.

従来から行なわれている水素分離体及びその製造方法と比較すると、本発明の水素分離複合体及びその製造方法は極めて優れていることがわかる。
すなわち、従来から行なわれている電解メッキ法により水素分離体を製造する方法では、多孔性基材を、水素分離機能を有する金属を含む各溶液に浸漬後、熱処理する工程を10回程度繰り返して、水素分離機能を有する金属メッキの下地となる金属核を基材表面に形成させていた。これは、メッキ膜である水素分離層の厚膜化を招き、必然的に水素透過能が小さくなる。さらに、金属核の分布が不均一となりがちであり、水素分離層の厚さは不均一であり、欠陥の出来やすい膜厚1μm以下の場所が混在する恐れもある。また、水素分離層の形成に時間がかかり、コストは高い。それらの点を回避するために、前記熱処理する工程を数回程度に減少すると、金属からなる水素分離層の下地となる金属核の量は少なく、しかも分散が不均一である。
さらに、従来から行なわれている製造方法で得られる水素分離体は、その基材と金属からなる水素分離層とが密着しているため、水素吸脱着や熱サイクルに伴う熱膨張・収縮が直接的に影響し、機械的強度、長期安定性に劣る。
It can be seen that the hydrogen separation composite of the present invention and the production method thereof are extremely superior as compared with the conventional hydrogen separator and the production method thereof.
That is, in the conventional method for producing a hydrogen separator by the electrolytic plating method, the step of heat treatment is performed about 10 times after the porous substrate is immersed in each solution containing a metal having a hydrogen separation function. A metal nucleus serving as a base for metal plating having a hydrogen separation function was formed on the surface of the substrate. This leads to an increase in the thickness of the hydrogen separation layer, which is a plating film, and the hydrogen permeability is inevitably reduced. Furthermore, the distribution of metal nuclei tends to be non-uniform, the thickness of the hydrogen separation layer is non-uniform, and there is a possibility that locations with a thickness of 1 μm or less where defects are likely to occur are mixed. Moreover, it takes time to form the hydrogen separation layer, and the cost is high. In order to avoid these points, if the heat treatment step is reduced to several times, the amount of metal nuclei serving as the base of the hydrogen separation layer made of metal is small, and the dispersion is not uniform.
Furthermore, since the hydrogen separator obtained by a conventional manufacturing method is in close contact with the base material and the hydrogen separation layer made of metal, the thermal expansion / contraction associated with hydrogen adsorption / desorption and thermal cycle is directly observed. The mechanical strength and long-term stability are poor.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の複合体を構成する多孔質基材は、この分野で使用される多孔質基材を採用すればよいのであり、とくに制限されない。例えば、平面及び曲面を包含する形状の基材、あるいは断面が円形や楕円形の中空糸やチューブなど管状の基材を採用することができる。
この基材は3次元状に連続した多数の微細な細孔を有するのであり、その細孔径ができるだけ均一に揃っていることが好ましい。多孔質基体の厚さは、使用環境において十分な機械強度を保持できればよく、とくに制限されない。例えば、50μm〜5mm程度の基材を使用することができる。多孔質基材の細孔は本発明の所期の目的を達成することができるのであればとくに制限されないのであり、たとえば0.001μm〜100μm程度の孔径を有する基材を使用できるが、0.05μm〜10μm程度の孔径を有する基材がより好ましい。また、基材の気孔率は、20〜60%であることが好ましい。また、用いる多孔質基材の内径は200μm〜20mm程度であることが好ましい。
これら基材は無機質からなることが好ましく、上記細孔内を通過する原料ガスと反応しない材質であることが有利である。具体的には、ステンレス、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、炭素、炭化珪素、またはガラス等を例示できる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The porous substrate constituting the composite of the present invention may be any porous substrate used in this field, and is not particularly limited. For example, a base material having a shape including a flat surface and a curved surface, or a tubular base material such as a hollow fiber or tube having a circular or elliptical cross section can be employed.
This substrate has a large number of fine pores that are three-dimensionally continuous, and it is preferable that the pore diameters be as uniform as possible. The thickness of the porous substrate is not particularly limited as long as sufficient mechanical strength can be maintained in the use environment. For example, a base material of about 50 μm to 5 mm can be used. The pores of the porous substrate are not particularly limited as long as the intended purpose of the present invention can be achieved. For example, a substrate having a pore diameter of about 0.001 μm to 100 μm can be used. A substrate having a pore diameter of about 05 μm to 10 μm is more preferable. Moreover, it is preferable that the porosity of a base material is 20 to 60%. Moreover, it is preferable that the internal diameter of the porous base material to be used is about 200 micrometers-20 mm.
These substrates are preferably made of an inorganic material, and are advantageously a material that does not react with the raw material gas passing through the pores. Specific examples include stainless steel, alumina, silica-alumina, zirconia, carbon, silicon carbide, and glass.

これら基材を前処理せずに水素分離複合体の製造に用いてもよいが、洗浄処理、乾燥処理など前処理を施しておくことが有利である。具体的には、酸、塩基、各種アルコール、水などから選ばれる一種あるいは複数で基材を洗浄処理し、次いで乾燥処理する前処理が好ましい。洗浄処理では、1−60分間程度超音波処理するなどの物理的処理を併用するとさらに有利である。より詳細には、希薄酸、希薄塩基、エタノール、蒸留水で順番に超音波洗浄し、50−200℃、オーブンで30分−3時間程度乾燥させる前処理が好適である。   Although these base materials may be used for the production of a hydrogen separation composite without pretreatment, it is advantageous to perform pretreatment such as washing treatment and drying treatment. Specifically, a pretreatment in which the substrate is washed with one or more selected from acids, bases, various alcohols, water and the like, and then dried is preferable. In the cleaning treatment, it is more advantageous to use a physical treatment such as ultrasonic treatment for about 1 to 60 minutes. More specifically, the pretreatment is preferably performed by ultrasonic cleaning in turn with dilute acid, dilute base, ethanol and distilled water, and drying in an oven at 50 to 200 ° C. for about 30 minutes to 3 hours.

上記多孔性基材に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を設けることが、本発明の数ある特徴の中の一つである。例えば、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物および易焼失性高分子を含有する溶液あるいは分散液を調製し、その溶液あるいは分散液を上記基材に塗布し、あるいは含侵させ、ついで加熱処理して、上記多孔性基材に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子からなる層を設けることができる。上記溶液あるいは分散液の組成は、用いる金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物および易焼失性高分子の種類により変動するので一概に規定できないが、好ましい溶液組成としては、0.001-5wt%の金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物、0.5〜20wt%の易焼失性高分子、75〜99wt%の有機溶媒から構成されるのであるが、本発明ではこの組成範囲に限定されない。   One of the features of the present invention is that the porous substrate is provided with a layer substantially composed of an easily burnable polymer containing a metal compound that constitutes a metal hydrogen separation layer. is there. For example, a solution or dispersion containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal and an easily burnable polymer is prepared, and the solution or dispersion is applied to or impregnated on the substrate. A layer made of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal can be provided on the porous base material by heat treatment. The composition of the above solution or dispersion cannot be unconditionally specified because it varies depending on the type of metal compound and easily burnable polymer constituting the hydrogen separation layer made of the metal to be used, but a preferred solution composition is 0.001-5 wt%. It is composed of a metal compound that constitutes a hydrogen separation layer composed of the above metals, 0.5 to 20 wt% of an easily burnable polymer, and 75 to 99 wt% of an organic solvent, but the present invention is limited to this composition range. Not.

上記金属からなる水素分離層を構成する金属は、すでに水素分離能を持つ金属として知られている金属であり、例えば、パラジウム、ニッケル、白金、銅、銀、バナジウム、金、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、ニオビウム、タンタル、ハフニウム、チタン、およびジルコニウムからなる群から選ばれる一種または二種以上である。
金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物としては、たとえばパラジウムの化合物としては、酢酸パラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、パラジウム塩化アンモニウム、臭化パラジウム、塩化パラジウム、パラジウム硝酸ジアミン、硝酸パラジウム、水酸化パラジウム、パラジウムエチレンジアミン硝酸塩、硝酸パラジウム水和物、パラジウムオキサレート、硫酸パラジウム水和物、およびパラジウムテトラアミン二硝酸塩からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
The metal constituting the hydrogen separation layer made of the metal is a metal already known as a metal having hydrogen separation ability, for example, palladium, nickel, platinum, copper, silver, vanadium, gold, cobalt, rhodium, iridium. , Iron, ruthenium, niobium, tantalum, hafnium, titanium, and one or more selected from the group consisting of zirconium.
Examples of the metal compound constituting the hydrogen separation layer made of metal include palladium acetate, palladium acetate, palladium acetylacetonate, palladium ammonium chloride, palladium bromide, palladium chloride, palladium diamine nitrate, palladium nitrate, and hydroxide. It is preferable to use one or more selected from the group consisting of palladium, palladium ethylenediamine nitrate, palladium nitrate hydrate, palladium oxalate, palladium sulfate hydrate, and palladium tetraamine dinitrate. It is not limited to.

ニッケルの化合物としては、酢酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトナート、ニッケル塩化アンモニウム、臭化ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、ニッケル硝酸ジアミン、硝酸ニッケル、ニッケルエチレンジアミン硝酸塩、硝酸ニッケル水和物、シュウ酸ニッケル、水酸化ニッケル、硫酸ニッケル水和物、およびニッケルテトラアミン二硝酸塩からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
白金の化合物としては、白金アセチルアセトナート、塩化白金、ジニトロアンミン白金、テトラニトロ白金酸カリウムからなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
Nickel compounds include nickel acetate, nickel acetylacetonate, nickel ammonium chloride, nickel bromide, nickel carbonate, nickel chloride, nickel nitrate diamine, nickel nitrate, nickel ethylenediamine nitrate, nickel nitrate hydrate, nickel oxalate, water It is preferable to use one or more selected from the group consisting of nickel oxide, nickel sulfate hydrate, and nickel tetraamine dinitrate, but it is not limited to these compounds.
As the platinum compound, it is preferable to use one or two or more kinds selected from the group consisting of platinum acetylacetonate, platinum chloride, dinitroammineplatinum and potassium tetranitroplatinate, but not limited to these compounds.

銅の化合物としては、酢酸銅、酢酸銅水和物、銅アセチルアセトナート、臭化銅、炭酸銅、塩化銅、塩化銅水和物、クエン酸銅、酪酸銅、塩化2アンモニウム銅水和物、燐酸銅水和物、フッ化銅、グルコン酸銅、ヨウ化銅、ナフテン酸銅、硝酸銅水和物、オレイン酸銅、フタル酸銅、硫酸銅、テレフタル酸銅水和物、およびチオシアン酸銅からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
銀の化合物としては、酢酸銀、銀アセチルアセトナート、臭化銀、炭酸銀、塩化銀、硝酸銀、亜硝酸銀、硫酸銀、およびチオシアン酸銀からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
バナジウムの化合物としては、無水バナジン酸、塩化バナジウム、ナフテン酸バナジウム、酸化硫酸バナジウム、オキシ三塩化バナジウム、酸化バナジウムアセチルアセトナート、およびシュウ酸バナジル水和物からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。
Copper compounds include copper acetate, copper acetate hydrate, copper acetylacetonate, copper bromide, copper carbonate, copper chloride, copper chloride hydrate, copper citrate, copper butyrate, diammonium copper hydrate , Copper phosphate hydrate, copper fluoride, copper gluconate, copper iodide, copper naphthenate, copper nitrate hydrate, copper oleate, copper phthalate, copper sulfate, copper terephthalate hydrate, and thiocyanic acid Although it is preferable to use 1 type, or 2 or more types selected from the group consisting of copper, it is not limited to these compounds.
As the silver compound, one or more selected from the group consisting of silver acetate, silver acetylacetonate, silver bromide, silver carbonate, silver chloride, silver nitrate, silver nitrite, silver sulfate, and silver thiocyanate are used. However, the present invention is not limited to these compounds.
As the compound of vanadium, one or two kinds selected from the group consisting of vanadic anhydride, vanadium chloride, vanadium naphthenate, vanadium oxide sulfate, vanadium oxytrichloride, vanadium oxide acetylacetonate, and vanadyl oxalate hydrate. Although it is preferable to use the above, it is not limited to these compounds.

金の化合物としては、シアン化カリウム金、シアン化金(1)ナトリウム、シアン化金(I)、ジシアノ金(I)酸カリウム、ジシアノ金(I)酸ナトリウム、テトラクロロ金(3)酸カリウム、テトラクロロ金(3)酸カリウム水和物、テトラクロロ金(3)酸四水和物[塩化金(3)酸;塩化金酸]、テトラクロロ金(III)酸ナトリウム二水和物、テトラクロロ金(III)酸三水和物、テトラクロロ白金(2)酸カリウム、テトラクロロ白金(II)酸アンモニウム、テトラクロロ白金(II)酸カリウム、ビス(ベンゾニトリル)白金(II)クロリド、ヘキサクロロ白金(4)酸カリウム、ヘキサクロロ白金(4)酸ナトリウム 、ヘキサクロロ白金(4)酸六水和物[塩化白金(IV)酸六水和物] 、ヘキサクロロ白金(4)酸六水和物[塩化白金(IV)酸六水和物] 、キサクロロ白金(IV)酸アンモニウム、ヘキサクロロ白金(IV)酸カリウム、ヘキサクロロ白金(IV)酸六水和物、ヘキサシアノ白金(IV)酸カリウム、塩化ナトリウム金(3)二水和物、塩化金(3)ナトリウム、塩化金(3)酸四水和物、塩化金酸n水和物、塩化白金(2)[塩化第一白金]からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。   Gold compounds include potassium gold cyanide, gold (1) sodium cyanide, gold (I) cyanide, potassium dicyanogold (I), sodium dicyanogold (I), potassium tetrachlorogold (3), tetra Potassium chloroaurate (3) hydrate, tetrachloroaurate (3) tetrahydrate [gold chloride (3) acid; chloroauric acid], sodium tetrachloroaurate (III) dihydrate, tetrachloro Gold (III) acid trihydrate, potassium tetrachloroplatinum (2), ammonium tetrachloroplatinum (II), potassium tetrachloroplatinum (II), bis (benzonitrile) platinum (II) chloride, hexachloroplatinum (4) Potassium acid, hexachloroplatinum (4) sodium, hexachloroplatinum (4) acid hexahydrate [platinum chloride (IV) acid hexahydrate], hexachloroplatinum (4) acid hexahydrate [platinum chloride (IV) acid hexahydrate], ammonium xachloroplatinate (IV), potassium hexachloroplatinate (IV) , Hexachloroplatinic acid (IV) hexahydrate, potassium hexacyanoplatinum (IV), sodium chloride (3) dihydrate, gold chloride (3) sodium, gold chloride (3) acid tetrahydrate, chloride It is preferable to use one or two or more kinds selected from the group consisting of n-hydrate gold acid, platinum chloride (2) [platinum chloride], but it is not limited to these compounds.

コバルトの化合物としては、2-エチルヘキサン酸コバルト(2)、アミド硫酸コバルト(II)四水和物、エチレンジアミンテトラサクサンジナトリウムコバルト 、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムコバルト(2) 、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムコバルト塩四水和物 、オレイン酸コバルト、ギ酸コバルト(2)二水和物、クエン酸コバルト(II)、コバルト(2)アセチルアセトナート、コバルト(2)アセチルアセトナート二水和物、シアン化コバルト(3)カリウム、シクロヘキサン酪酸コバルト、シュウ酸コバルト(II)二水和物、ステアリン酸コバルト、トリス(2,4-ペンタンジオナト)コバルト(3) 、ナフテンサンコバルト、リン酸コバルト(2) 、亜硝酸コバルト(3)ナトリウムからなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。   Examples of cobalt compounds include cobalt 2-ethylhexanoate (2), cobalt amidosulfate (II) tetrahydrate, ethylenediaminetetrasuccinate disodium cobalt, ethylenediaminetetraacetic acid disodium cobalt (2), ethylenediaminetetraacetic acid disodium cobalt Salt tetrahydrate, cobalt oleate, cobalt formate (2) dihydrate, cobalt (II) citrate, cobalt (2) acetylacetonate, cobalt (2) acetylacetonate dihydrate, cobalt cyanide (3) potassium, cobalt cyclohexanebutyrate, cobalt oxalate (II) dihydrate, cobalt stearate, tris (2,4-pentanedionato) cobalt (3), naphthenic cobalt, cobalt phosphate (2), It is preferable to use one or more selected from the group consisting of sodium cobalt (3) nitrite, but these compounds It is not limited to things.

ロジウムの化合物としては、(アセチルアセトナト)(η-シクロオクタ-1,5-ジエン)ロジウム(I)、(アセチルアセトナト)ジカルボニルロジウム(I) 、カルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(I)ヒドリド、クロロカルボニルビス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(I) 、テトラキス(N-フタロイル-(S)-フェニルアラニナト)ジロジウム,サクエチフカブツ、トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウムクロリド、ノルボルナジエンロジウムクロリド 、ビス(1,5-シクロオクタジエン)ジクロロジロジウム、塩化ロジウム(III)(無水) 、硝酸ロジウム(3)からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら化合物に限定されない。   Rhodium compounds include (acetylacetonato) (η-cycloocta-1,5-diene) rhodium (I), (acetylacetonato) dicarbonylrhodium (I), carbonyltris (triphenylphosphine) rhodium (I) Hydride, Chlorocarbonylbis (triphenylphosphine) rhodium (I), Tetrakis (N-phthaloyl- (S) -phenylalaninato) dirhodium, Sachet kabutsu, Tris (triphenylphosphine) rhodium chloride, Norbornadiene rhodium chloride, Bis (1, One or more selected from the group consisting of 5-cyclooctadiene) dichlorodichlorodium, rhodium (III) chloride (anhydrous) and rhodium nitrate (3) are preferably used, but are not limited to these compounds.

有機溶媒としては、メタノール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、四塩化炭素、プロパノール、ブタノール、クロロホルム、エタノール、アセトン、ベンゼン、酢酸、およびトルエンからなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら溶媒に限定されない。   As the organic solvent, one or more selected from the group consisting of methanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), carbon tetrachloride, propanol, butanol, chloroform, ethanol, acetone, benzene, acetic acid, and toluene However, it is not limited to these solvents.

本発明でいう易焼失性高分子は、多孔質基材表面に皮膜が形成されうること、後の加熱処理により焼失される高分子であると共に共存する上記水素分離層を構成する金属の化合物を分散させることができる機能を有する高分子であれば、とくに制限されない。その易焼失性高分子としては、有機性高分子が好適であり、具体的には、ポリ(ビニールアルコール)、ポリ(ビニールブチラール)、ポリ(ビニールピロリドン) 、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(2,6−ジメチル−4−フェニレンオキサイド) 、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(エーテルスルホン) 、ポリオレフィン、およびポリスチレン からなる群から選ばれた一種または二種以上を使用することが好ましいが、これら高分子に限定されない。   The easily burnable polymer referred to in the present invention is a polymer that forms a film on the surface of a porous substrate, is a polymer that is burned off by a subsequent heat treatment, and is a metal compound constituting the hydrogen separation layer that coexists. The polymer is not particularly limited as long as the polymer has a function capable of being dispersed. As the easily burnable polymer, organic polymers are suitable. Specifically, poly (vinyl alcohol), poly (vinyl butyral), poly (vinyl pyrrolidone), poly (ethylene glycol), poly (2 , 6-dimethyl-4-phenylene oxide), phenol resin, polyester, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, poly (ether sulfone), polyolefin, and polystyrene, Two or more types are preferably used, but are not limited to these polymers.

上記金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を、20-100℃の有機溶媒中に溶解し、あるいは分散させた後、上記易焼失性高分子を、この金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物溶液に溶解し、あるいは分散することによって、均一な金属の化合物含有易焼失性高分子の活性化用溶液あるいは分散液が調製される。   After the metal compound constituting the hydrogen separation layer made of the above metal is dissolved or dispersed in an organic solvent at 20-100 ° C., the above-mentioned easily burnable polymer is made into the hydrogen separation layer made of this metal. By dissolving or dispersing in a metal compound solution, a uniform metal compound-containing easily burnable polymer activating solution or dispersion is prepared.

かくして調製された金属の化合物含有易焼失性高分子溶液あるいは分散液を上記多孔性基材に塗布する方法はとくに制限されない。例えば、上記多孔性基材に該金属の化合物含有易焼失性高分子溶液を、浸透ブラッシング、スピンコーティング、減圧ディップコーティング、減圧含浸、減圧ブラッシング、減圧スピンコーティング、超音波ディップコーティング、超音波−減圧ディップコーティング、超音波含浸、超音波−減圧含浸のうちから選ばれる方法によって塗布することができる。とくに、洗浄済み多孔性基材に上記方法でパラジウム塩含有易焼失性高分子溶液を1−10回程度、好ましくは1−数回程度、塗布することが好ましい。なお、1回の塗布・含侵でもよい。
上記記載の塗布・含侵法は公知の方法であり、それらの方法を実際に適用するときには、とくに制限されない。具体的には、たとえば、多孔性基材を上記溶液に1-600秒間ディップした後、急速に引き上げることが望ましい。
引き続いて、その多孔性基材を加熱処理し、多孔性基材表面に金属の化合物含有高分子層が形成される。加熱処理も多孔性基材表面に金属の化合物含有高分子層が形成される限り、とくに限定されない。
これらの操作により、金属の化合物含有高分子薄膜の多孔性基材表面への積層、金属の化合物含有高分子の細孔への適度な進入、あるいは、この両者によって多孔性基材表面に金属の化合物含有高分子層が形成されることになる。
The method for applying the metal compound-containing easily burnable polymer solution or dispersion thus prepared to the porous substrate is not particularly limited. For example, the metal compound-containing easily burnable polymer solution is applied to the porous substrate by osmotic brushing, spin coating, reduced pressure dip coating, reduced pressure impregnation, reduced pressure brushing, reduced pressure spin coating, ultrasonic dip coating, ultrasonic wave-reduced pressure. It can apply | coat by the method chosen from dip coating, ultrasonic impregnation, and ultrasonic-vacuum impregnation. In particular, it is preferable to apply the palladium salt-containing easily burnable polymer solution to the washed porous substrate by the above method about 1 to 10 times, preferably about 1 to several times. One application / impregnation may be performed.
The coating and impregnation methods described above are known methods, and are not particularly limited when these methods are actually applied. Specifically, for example, it is desirable that the porous substrate is dipped in the above solution for 1 to 600 seconds and then rapidly pulled up.
Subsequently, the porous substrate is heat-treated, and a metal compound-containing polymer layer is formed on the surface of the porous substrate. The heat treatment is not particularly limited as long as a metal compound-containing polymer layer is formed on the surface of the porous substrate.
By these operations, the metal compound-containing polymer thin film is laminated on the porous substrate surface, the metal compound-containing polymer is appropriately entered into the pores of the metal substrate, or both. A compound-containing polymer layer is formed.

金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層の形成後、パラジウム無電解メッキ法など各種の公知の方法により金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成してもよいが、その前に、金属の化合物含有高分子薄膜層が形成された多孔性基材を熱処理を施すことが有利である。この熱処理により、金属の化合物がその後の核成長が容易な金属核に変換すると推測される。熱処理の具体的条件の一例を挙げると、その多孔性基材を、0.1〜10時間アルゴン、ヘリウム、空気、水蒸気、静止空気などの雰囲気下において、100〜600℃にて加熱する条件がある。
この熱処理を行うときには、前記段落番号0023で説明した加熱処理を行なわなくともよい。
本発明では、熱処理した後にさらに還元処理を施すことが好ましい。しかし、前記熱処理を施さずに前記還元処理を施しても有利な結果が得られる。前記還元処理は金属の化合物に由来する金属核を還元する条件であれば、その手段や条件は制限されない。具体的には、水素気流中での還元処理が好ましい。
After forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound that constitutes a metal hydrogen separation layer, a metal hydrogen separation layer is constructed by various known methods such as palladium electroless plating. A layer substantially consisting of an easily burnable polymer containing a metal compound to be formed may be formed, but before that, the porous substrate on which the metal compound-containing polymer thin film layer is formed is subjected to heat treatment It is advantageous. By this heat treatment, it is presumed that the metal compound is converted into a metal nucleus that can be easily grown thereafter. As an example of specific conditions for heat treatment, the porous substrate is heated at 100 to 600 ° C. in an atmosphere of argon, helium, air, water vapor, still air, etc. for 0.1 to 10 hours. is there.
When this heat treatment is performed, the heat treatment described in paragraph 0023 does not have to be performed.
In the present invention, it is preferable to perform a reduction treatment after the heat treatment. However, advantageous results can be obtained even if the reduction treatment is performed without the heat treatment. The means and conditions for the reduction treatment are not limited as long as they are conditions for reducing metal nuclei derived from metal compounds. Specifically, reduction treatment in a hydrogen stream is preferable.

かくして調製できた金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層が形成された多孔性基材の積層体に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する。金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層としては、パラジウム塩を含有する易焼失性高分子から実質的になる層が好ましい。
金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層が形成された多孔性基材の積層体に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する方法は、所期の目的を達成できる範囲内である限りとくに制限されない。具体的には、CVD法やスパッタリング法、電解メッキ法、無電解メッキ法等によって積層することができる。それらの方法の中では無電解メッキ法が好ましい。
これらの方法を用いて水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する方法は高知の方法を適用すればよく、とくに制限されない。
金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層は、均一な厚さの層であり、しかも操作性も改善された。また、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層も均一な厚さの層である。
A metal or alloy having a hydrogen separation function in a laminate of a porous base material in which a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer comprising a metal thus prepared is formed A layer consisting of The layer substantially composed of the easily burnable polymer containing the metal compound constituting the metal hydrogen separation layer is preferably a layer substantially composed of the easily burnable polymer containing the palladium salt.
A layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is formed on a laminate of a porous base material in which a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a metal hydrogen separation layer is formed. The method of laminating is not particularly limited as long as the intended purpose can be achieved. Specifically, it can be laminated by a CVD method, a sputtering method, an electrolytic plating method, an electroless plating method, or the like. Among these methods, the electroless plating method is preferable.
A method of laminating a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function using these methods is not particularly limited as long as a Kochi method is applied.
The layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting the metal hydrogen separation layer was a layer having a uniform thickness and improved operability. A layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is also a layer having a uniform thickness.

以下、好ましい無電解メッキ法について説明する。なお、以下の説明は、水素分離機能を有する金属あるいは合金として、パラジウム又はパラジウム合金を選び、説明する。
該多孔質体表面のパラジウム含有高分子薄膜層上にパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成するために採用する前無電解メッキ方法については、特に制限されないのであり、この分野で使用される方法を適宜利用することができる。使用する孔質性基材の種類、形状、希望する性能等に応じて適宜選択すればよい。また、無電解メッキ法に他の方法、たとえば電気メッキ法と組み合わせて適用してもよい。
具体的なメッキ条件についても、特に制限されないのであり、目的とするパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成可能な公知のメッキ浴を使用して、公知の条件に従ってメッキを行えばよい。非導電性の多孔質基材を用いる場合には、例えば、公知の方法に従って無電解メッキ用の触媒を付与した後、無電解メッキ法によってパラジウム又はパラジウム合金の薄膜を形成すればよい。
形成されるメッキ膜の密着性を向上させるよう、メッキ膜を形成する際に、メッキ液を多孔質体の片方の面から細孔に圧入する方法等を採用することができる。
具体的には、メッキ温度20〜80℃、メッキ時間0.05〜3時間の条件下において、pHが3〜12の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、(株)奥野工業)を用いる方法を例示できる。
Hereinafter, a preferable electroless plating method will be described. In the following description, palladium or a palladium alloy is selected and described as the metal or alloy having a hydrogen separation function.
The pre-electroless plating method employed for forming a palladium or palladium alloy thin film on the palladium-containing polymer thin film layer on the surface of the porous body is not particularly limited, and a method used in this field is appropriately selected. Can be used. What is necessary is just to select suitably according to the kind, shape, desired performance, etc. of the porous base material to be used. Further, the electroless plating method may be applied in combination with other methods such as an electroplating method.
Specific plating conditions are not particularly limited, and plating may be performed according to known conditions using a known plating bath capable of forming a target palladium or palladium alloy thin film. When a non-conductive porous substrate is used, for example, a catalyst for electroless plating may be applied according to a known method, and then a palladium or palladium alloy thin film may be formed by the electroless plating method.
In order to improve the adhesion of the plated film to be formed, a method of press-fitting a plating solution into the pores from one surface of the porous body can be employed when forming the plated film.
Specifically, a method using a commercially available palladium plating bath (Paratop, Okuno Kogyo Co., Ltd.) having a pH of 3 to 12 under the conditions of a plating temperature of 20 to 80 ° C. and a plating time of 0.05 to 3 hours is exemplified. it can.

メッキ膜は、多孔質基材の全面に形成してもよいが、水素分離体として使用する際に導入する原料としての水素含有ガスと接触する面に形成させてもよい。中空管状の多孔質基材を用いる場合には、例えば、外側の面にメッキ膜を形成させてもよい。
前無電解メッキ法によって形成される水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の厚さについては、0.5〜20μm程度であることが好ましく、0.5〜10μm程度であることがより好ましい。該薄膜の膜厚が薄すぎると水素の選択分離性能が不十分となり、一方、膜厚が厚すぎると経済性が失われるので好ましくない。
The plating film may be formed on the entire surface of the porous base material, or may be formed on a surface in contact with a hydrogen-containing gas as a raw material to be introduced when used as a hydrogen separator. When a hollow tubular porous substrate is used, for example, a plating film may be formed on the outer surface.
The thickness of the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function formed by the pre-electroless plating method is preferably about 0.5 to 20 μm, more preferably about 0.5 to 10 μm. . If the thickness of the thin film is too thin, the hydrogen selective separation performance becomes insufficient. On the other hand, if the thickness is too thick, economic efficiency is lost.

分離複合体でのパラジウム合金としては、パラジウムと、銀、金、銅、白金、ニッケル及びコバルトからなる群から選ばれる一種または二種以上の貴金属との合金が好ましい。この様なパラジウム合金中におけるパラジウムの割合は、約55重量%以上であることが好ましい。   As the palladium alloy in the separation composite, an alloy of palladium and one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of silver, gold, copper, platinum, nickel and cobalt is preferable. The proportion of palladium in such a palladium alloy is preferably about 55% by weight or more.

この金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層前無電解メッキ処理を施した積層体を、加熱処理することも、本発明特徴のひとつである。この加熱処理により、前記積層体から易焼失性高分子は焼失し、除去され、水素分離複合体が製造できる。
この水素分離複合体の形状は、用いる多孔性基材、前無電解メッキ法により形成されたメッキ膜の厚さなどにより変動するが、パラジウムあるいはパラジウム合金を含む層はピンホールが存在するという構造的な欠陥がなく、優れた水素分離機能を有する。
上記加熱処理条件は、用いる多孔性基材、パラジウム塩、易焼失性高分子などにより変動 するので一概に規定できないが、具体的な加熱処理条件として、上記積層体を、空気気流中あるいは、静止空気中、純酸素、酸素窒素混合物存在下において、昇温速度毎分0.2〜20℃で300〜1100℃まで昇温し、その温度で0.1〜20時間保持することによって熱処理を施し、次いで、降温速度毎分0.2〜20℃で室温まで降温条件を例示できる。
このようにして得た水素分離複合体は、優れた水素分離能を示す。例えば、水素分離係数が1000以上を示す。ここで、水素分離係数は次式に基づいて得た値である。
水素分離係数=PH2/PHe
式中、PH2は水素の透過速度を示し、PHeはヘリウムの透過速度を示す。前記水素の透過速度は分離膜の一方の面から、所定圧力の水素を供給し、他方の面から透過してくる水素の透過速度を測定する。続いて、測定系内をヘリウムガスで洗浄した後、同条件下で、ヘリウムを供給し、他方の面から透過してくるヘリウムの透過速度を測定する。
One of the characteristics of the present invention is to heat-treat the laminate that has been subjected to the pre-layer electroless plating treatment, which is substantially composed of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting the metal hydrogen separation layer. It is. By this heat treatment, the easily burnable polymer is burned out and removed from the laminate, and a hydrogen separation composite can be produced.
The shape of this hydrogen separation composite varies depending on the porous substrate used, the thickness of the plating film formed by the previous electroless plating method, etc., but the layer containing palladium or palladium alloy has a pinhole structure It has no significant defects and has an excellent hydrogen separation function.
The above heat treatment conditions vary depending on the porous substrate, palladium salt, easily burned polymer, etc. used, but cannot be defined unconditionally. However, as specific heat treatment conditions, the laminate may be placed in an air stream or stationary. In the presence of a mixture of pure oxygen and oxygen-nitrogen in the air, the temperature was increased to 300 to 1100 ° C. at a temperature rising rate of 0.2 to 20 ° C. per minute, and heat treatment was performed by holding at that temperature for 0.1 to 20 hours. Then, the temperature lowering condition can be exemplified to room temperature at a temperature lowering rate of 0.2 to 20 ° C. per minute.
The hydrogen separation complex thus obtained exhibits an excellent hydrogen separation ability. For example, the hydrogen separation coefficient is 1000 or more. Here, the hydrogen separation coefficient is a value obtained based on the following equation.
Hydrogen separation factor = P H2 / P He
In the formula, P H2 represents the permeation rate of hydrogen, and P He represents the permeation rate of helium. The hydrogen permeation rate is determined by supplying hydrogen at a predetermined pressure from one surface of the separation membrane and measuring the permeation rate of hydrogen permeating from the other surface. Subsequently, after the inside of the measurement system is cleaned with helium gas, helium is supplied under the same conditions, and the permeation rate of helium permeating from the other surface is measured.

このようにして得た金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層から含有易焼失性高分子層を除去した水素分離複合体に再度水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を形成し施し、さらに水素分離機能などの特性が優れた水素分離複合体を得ることができる。
ここで、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を形成する方法は、上記のとおり公知の方法を利用できるのであるが、その中でも無電解メッキ法が好ましい。無電解メッキ処理を施す条件は前記と同様の方法を適用できる。
水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層、とくに無電解メッキ法によって形成されるパラジウム又はパラジウム合金の薄膜の厚さについては、0.5〜20μm程度であることが好ましく、0.5〜10μm程度であることがより好ましく、1〜10μm程度であることがさらに好ましい。
具体的な条件は、メッキ温度20〜80℃、メッキ時間0.1〜20時間の条件下において、pHが3〜12の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、(株)奥野工業)にディップし、次いで、得られたパラジウム複合膜を50〜300℃で0.5〜20時間、静止空気中で乾燥する条件を例示できる。
この水素分離複合体の形状は、用いる多孔性基材、無電解メッキ法により形成されたメッキ膜の厚さなどにより変動するが、パラジウムあるいはパラジウム合金を含む層はピンホールが存在するという構造的な欠陥がなく、多孔性基材への浸透も適度であり、優れた水素分離機能を有するなど、極めて優れた特性を有する。
Hydrogen was again added to the hydrogen separation composite obtained by removing the easily burnable polymer layer from the layer consisting essentially of the easily burnable polymer containing the metal compound constituting the hydrogen separation layer comprising the metal thus obtained. A layer made of a metal or alloy having a separation function is formed and applied, and a hydrogen separation composite having excellent characteristics such as a hydrogen separation function can be obtained.
Here, as a method of forming a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, a known method can be used as described above, and among these, an electroless plating method is preferable. The same method as described above can be applied to the conditions for performing the electroless plating treatment.
The thickness of a metal or metal alloy layer having a hydrogen separation function, particularly a palladium or palladium alloy thin film formed by electroless plating is preferably about 0.5 to 20 μm, preferably 0.5 to 10 μm. More preferably, it is about 1-10 micrometers.
Specific conditions are as follows: dipping into a commercial palladium plating bath (Paratop, Okuno Kogyo Co., Ltd.) having a pH of 3 to 12 under conditions of a plating temperature of 20 to 80 ° C. and a plating time of 0.1 to 20 hours. Subsequently, the conditions which dry the obtained palladium composite film in still air at 50-300 degreeC for 0.5 to 20 hours can be illustrated.
The shape of this hydrogen separation composite varies depending on the porous substrate used, the thickness of the plating film formed by the electroless plating method, etc., but the layer containing palladium or a palladium alloy has a structure in which pinholes exist. There are no significant defects, the penetration into the porous substrate is moderate, and it has excellent characteristics such as having an excellent hydrogen separation function.

このようにして製造された水素分離複合体の水素透過特性を、測定温度200−900℃、より好ましくは300−600℃、差圧0−1000kPa、より好ましくは0−200KPaの条件下で測定した。   The hydrogen permeation characteristics of the thus produced hydrogen separation composite were measured under the conditions of a measurement temperature of 200-900 ° C, more preferably 300-600 ° C, a differential pressure of 0-1000 kPa, more preferably 0-200 KPa. .

本発明の水素分離複合体は広い範囲にわたって応用が可能であり、水素混合ガスからの水素分離、水素製造反応、シフト反応、水素化反応、脱水素化反応、燃料電池への応用などに適している。より具体的には、改質ガスの精製用に応用でき、純度の高い水素燃料を家庭用燃料として供給できるし、あるいは車載用燃料電池への応用が可能である。また、水素透過めく反応器を用いた、水素化反応や脱水素化反応への応用が可能である。さらには、水素に関連した種々の合成化学、石油精製、金属精錬等への応用も可能である。   The hydrogen separation composite of the present invention can be applied over a wide range and is suitable for hydrogen separation from hydrogen mixed gas, hydrogen production reaction, shift reaction, hydrogenation reaction, dehydrogenation reaction, fuel cell application, etc. Yes. More specifically, it can be applied to the purification of reformed gas, and high-purity hydrogen fuel can be supplied as household fuel, or can be applied to an on-vehicle fuel cell. In addition, it can be applied to hydrogenation and dehydrogenation reactions using a hydrogen permeation reactor. Furthermore, it can be applied to various synthetic chemistry related to hydrogen, petroleum refining, metal refining and the like.

本発明により、ピンホールなどの欠陥が無く、パラジウムあるいはパラジウム合金に代表される水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が無く、高水素透過性及び極めて高い水素透過分離能を有し、長期間に亘り安定性を保持できること特徴とする。とくに、多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層とが空間薄層(バッファー層)を隔てて存在しているため、水素吸脱着や熱サイクルに伴う熱膨張・収縮が直接的に影響しないので、機械的強度や長期安定性に優れた水素分離複合体が得られる。そのうえ、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層も均一となり、しかも短時間で形成されるので、コストも低減されるという特徴もある。
この水素分離体は、水素混合ガスからの水素分離、水素製造反応、シフト反応、水素化反応、脱水素化反応、燃料電池への応用に適している。
According to the present invention, there is no defect such as pinholes, there is no permeation to the porous substrate of a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function represented by palladium or palladium alloy, high hydrogen permeability and extremely high hydrogen It is characterized by having permeation separation ability and maintaining stability over a long period of time. In particular, since the porous substrate and the layer made of metal or alloy having hydrogen separation function exist across the space thin layer (buffer layer), thermal expansion / contraction associated with hydrogen adsorption / desorption and thermal cycle is directly observed. Therefore, a hydrogen separation composite having excellent mechanical strength and long-term stability can be obtained. In addition, the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is uniform, and is formed in a short time, so that the cost is also reduced.
This hydrogen separator is suitable for application to hydrogen separation from hydrogen mixed gas, hydrogen production reaction, shift reaction, hydrogenation reaction, dehydrogenation reaction, and fuel cell.

図6に基づいて、本発明における水素分離複合体の調製プロセスを示す。
本発明の水素分離複合体の一例の断面構造(右側の二つ)、およびその水素分離複合体を調製する原料として位置づけられる複合体断面構造(左側の三つ)を示す。図6の五つの断面構造を左側から順次(1)、(2)、(3)、(4)および(5)と番号付けすると、(1)は基材の断面構造であり、その表面に金属の化合物と容易焼失性高分子から実質的になる層(活性化層)を形成した(工程A)ときの断面構造が(2)で示され、(2)の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層した(工程B)ときの断面構造が(3)で示され、(3)を加熱処理した断面構造が(4)で示され、さらに(4)の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層した断面構造が(5)で示される。断面構造(4)および(5)で示される水素分離複合体はきわめて薄い応力緩和層が形成され、しかも欠陥ピンホールがないという特徴を有する。
本プロセスによって、高透過性、および極めて高い水素分離性を有し、ピンホールなどの欠陥が無く、前記金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無く、高水素透過性及び極めて高い水素透過分離能を有し、長期間に亘り安定性を保持できること特徴とする水素分離複合体の製造が可能であることがわかる。なお、本プロセスによれば、上記の中空糸状多孔基材の他にチューブ状基材、多孔性円板等の様々な形態の基材の上面、裏面あるいは局所的にあるいは全面に、上記特徴を有する水素分離複合体の製造が可能である。
Based on FIG. 6, the preparation process of the hydrogen separation complex in this invention is shown.
2 shows a cross-sectional structure (two on the right side) of an example of the hydrogen separation complex of the present invention and a composite cross-sectional structure (three on the left side) that is positioned as a raw material for preparing the hydrogen separation complex. When the five cross-sectional structures in FIG. 6 are sequentially numbered (1), (2), (3), (4) and (5) from the left side, (1) is the cross-sectional structure of the substrate, (2) shows a cross-sectional structure when a layer (activation layer) substantially composed of a metal compound and an easily burnable polymer is formed (step A), and has a hydrogen separation function on the surface of (2). A cross-sectional structure when a layer made of a metal or an alloy is laminated (step B) is indicated by (3), a cross-sectional structure obtained by heat-treating (3) is indicated by (4), and hydrogen is further formed on the surface of (4). A cross-sectional structure in which layers made of a metal or alloy having a separation function are stacked is shown by (5). The hydrogen separation composites represented by the cross-sectional structures (4) and (5) are characterized in that an extremely thin stress relaxation layer is formed and there are no defect pinholes.
This process has high permeability and extremely high hydrogen separation, no defects such as pinholes, virtually no penetration of the metal or alloy layer into the porous substrate, and high hydrogen permeability. It can be seen that it is possible to produce a hydrogen separation complex characterized by having a high performance and extremely high hydrogen permeation separation ability and maintaining stability over a long period of time. In addition, according to this process, in addition to the hollow fiber-like porous substrate, the above-mentioned features are applied to the upper surface, the back surface, locally or the entire surface of various forms of substrates such as a tubular substrate and a porous disk. It is possible to produce a hydrogen separation complex having the same.

以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1
(a)(パラジウム含有高分子の活性化用溶液の調製)
クロロホルム100mLにポリ(2,6−ジメチル−4−フェニレンオキサイド)(PPO)5.4g加えて室温下攪拌した後、酢酸パラジウム1.2g加え攪拌し、パラジウム含有高分子を含む活性化用溶液を調製した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
(A) (Preparation of solution for activation of palladium-containing polymer)
After adding 5.4 g of poly (2,6-dimethyl-4-phenylene oxide) (PPO) to 100 mL of chloroform and stirring at room temperature, 1.2 g of palladium acetate was added and stirred to prepare an activation solution containing a palladium-containing polymer. Prepared.

(b)(水素分離複合体の製造原料の調製)
中空糸状で、内径2.2mm、外径2.9mm、膜厚350μm、平均細孔径0.15μm、気孔率52%のα−Al多孔性基材を希薄酸、希薄塩基、エタノール、蒸留水で、室温において各々5分ずつ順番に超音波洗浄し、100℃、2時間、オーブンで乾燥させた。薄膜層を形成するために、洗浄済みの中空糸状α−Al多孔性基材を実施例1(a)の活性化用溶液に5秒間ディップした後、急速に引き上げた。次いで、その製膜済み中空糸を、2時間、静止空気中で乾燥させた後、昇温速度毎分5℃で350℃まで昇温し、その温度で3時間保持することによって、熱処理を施した。前無電解メッキ処理は、メッキ温度40℃、メッキ時間1時間の条件下において、pHが約7の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、(株)奥野工業)を用いて行い、水素分離複合体の製造原料であるパラジウム複合膜を得た。
(B) (Preparation of production raw material for hydrogen separation complex)
Hollow fiber-shaped α-Al 2 O 3 porous substrate with inner diameter 2.2mm, outer diameter 2.9mm, film thickness 350μm, average pore diameter 0.15μm, porosity 52% with dilute acid, dilute base, ethanol, distilled water Then, ultrasonic cleaning was sequentially performed at room temperature for 5 minutes each and dried in an oven at 100 ° C. for 2 hours. In order to form a thin film layer, the washed hollow fiber-like α-Al 2 O 3 porous substrate was dipped in the activation solution of Example 1 (a) for 5 seconds and then rapidly pulled up. Next, after the formed hollow fiber was dried in still air for 2 hours, the temperature was increased to 350 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C. per minute, and the temperature was maintained for 3 hours. did. The pre-electroless plating treatment is performed using a commercially available palladium plating bath (Paratop, Okuno Kogyo Co., Ltd.) having a pH of about 7 under the conditions of a plating temperature of 40 ° C. and a plating time of 1 hour. A palladium composite membrane as a production raw material was obtained.

(c)(水素分離複合体の調製)
実施例1(b)で得た前無電解メッキ処理を施されたパラジウム複合膜を、静止空気中において、昇温速度毎分2℃で700℃まで昇温し、その温度で5時間保持することによって熱処理を施した。次いで、降温速度毎分5℃で室温まで降温し、水素分離複合体を得た。
(C) (Preparation of hydrogen separation complex)
The palladium composite membrane subjected to the pre-electroless plating treatment obtained in Example 1 (b) is heated to 700 ° C. at 2 ° C./min in still air and held at that temperature for 5 hours. Heat treatment. Next, the temperature was lowered to room temperature at a rate of 5 ° C. per minute to obtain a hydrogen separation complex.

(実施例2)水素分離複合体の調製
実施例1cで得た水素分離複合体を、再度、メッキ温度40℃、メッキ時間2時間の条件下において、pHが約7の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、(株)奥野工業)にディップした。最後に、得られたパラジウム複合膜を100℃で3時間、静止空気中で乾燥させ、水素分離複合体(パラジウム複合膜)を得た。
パラジウム複合膜の形態を図1aとbで示す。 明らかに、約5μmの均質厚みのピンホールの無いパラジウム層が調製されたことがわかる。そのうえ、基材の細孔へのパラジウムの浸透が無いこともわかる。表面がスムースで緻密な高分子膜層のおかげで、これを除去することによって、ピンホールおよび浸透の無いパラジウム薄膜がマクロ細孔の基材上に直接メッキされていることがわかる。
(Example 2) Preparation of hydrogen separation complex The hydrogen separation complex obtained in Example 1c was again subjected to a commercial palladium plating bath (paraffin) having a pH of about 7 under the conditions of a plating temperature of 40 ° C and a plating time of 2 hours. Dip to the top, Okuno Kogyo Co., Ltd. Finally, the obtained palladium composite membrane was dried in still air at 100 ° C. for 3 hours to obtain a hydrogen separation composite (palladium composite membrane).
The form of the palladium composite membrane is shown in FIGS. 1a and b. Clearly, a pinhole-free palladium layer with a uniform thickness of about 5 μm was prepared. Moreover, it can be seen that there is no penetration of palladium into the pores of the substrate. Thanks to the smooth and dense polymer membrane layer on the surface, it can be seen that by removing this, a pinhole and non-penetrated palladium thin film is plated directly onto the macroporous substrate.

(試験例1)パラジウム複合膜の水素透過流束と水素圧力差の関係
パラジウム複合膜の水素透過流束と水素圧力差の関係を図2で示す。 水素圧力差の増加に応じて水素透過流束が顕著に増加していることがわかる。600℃における200kPaの水素圧力差で、0.82mol/(s m2)という高い水素透過流束が得られた。
(Test Example 1) Relationship between hydrogen permeation flux of palladium composite membrane and hydrogen pressure difference The relationship between hydrogen permeation flux of palladium composite membrane and hydrogen pressure difference is shown in FIG. It can be seen that the hydrogen permeation flux increases remarkably as the hydrogen pressure difference increases. A high hydrogen permeation flux of 0.82 mol / (s m2) was obtained with a hydrogen pressure difference of 200 kPa at 600 ° C.

(試験例2)パラジウム複合膜の水素透過流束と運転温度の関係
パラジウム複合膜の水素透過流束と運転温度の関係を図3に示す。 水素圧力差を保持しながら運転温度を増加させると水素透過流束が顕著に増加することがわかる。
(Test Example 2) Relationship between hydrogen permeation flux of palladium composite membrane and operating temperature The relationship between the hydrogen permeation flux of palladium composite membrane and the operating temperature is shown in FIG. It can be seen that increasing the operating temperature while maintaining the hydrogen pressure difference significantly increases the hydrogen permeation flux.

(試験例3)パラジウム複合膜の安定性と稼働時間
パラジウム複合膜の安定性と稼働時間の関係を図4に示す。100kPaの圧力差で500℃の条件において、水素透過流束が200時間の運転の間、およそ0.34mol/(s m2)と安定していることがわかる。
Test Example 3 Stability and Operating Time of Palladium Composite Membrane FIG. 4 shows the relationship between the stability and operating time of the palladium composite membrane. It can be seen that the hydrogen permeation flux is stable at about 0.34 mol / (sm 2 ) during 200 hours of operation at a pressure difference of 100 kPa and 500 ° C.

(試験例4)パラジウム複合膜の水素とヘリウム交換サイクル数に対する水素透過の安定性
パラジウム複合膜の水素とヘリウム交換サイクル数に対する水素透過の安定性を図5に示す。サイクル数を40と増やしても、水素透過流束が安定していることがわかる。
(Test Example 4) Stability of hydrogen permeation with respect to the number of hydrogen and helium exchange cycles of the palladium composite membrane FIG. 5 shows the stability of hydrogen permeation with respect to the number of hydrogen and helium exchange cycles of the palladium composite membrane. It can be seen that the hydrogen permeation flux is stable even when the number of cycles is increased to 40.

膜安定性の試験後においても、ヘリウムリーク値は圧力差として300kPaをかけても、無視できるほど小さかった。すなわち、本方法によって作製したパラジウム複合膜は、無限大の水素選択性を有するといえる。
実施例3
Even after the film stability test, the helium leak value was negligibly small even when a pressure difference of 300 kPa was applied. That is, it can be said that the palladium composite membrane produced by this method has infinite hydrogen selectivity.
Example 3

(a)(銅メッキ浴の調製)
4mg/Lの2,2−ビピリジル溶液1.8mL、16mg/LのTritonX-100溶液0.8mL、硫酸銅2g、Na2EDTA10g、水酸化ナトリウム10g、ホルムアルデヒド7mLを混合攪拌し、1Lの銅メッキ用溶液を調製した。
(A) (Preparation of copper plating bath)
Mix and agitate 1.8 mL of 4 mg / L 2,2-bipyridyl solution, 0.8 mL of 16 mg / L TritonX-100 solution, 2 g of copper sulfate, 10 g of Na2EDTA, 10 g of sodium hydroxide, and 7 mL of formaldehyde, and then add 1 L of copper plating solution. Was prepared.

(b)(水素分離複合体の製造原料の調製)
中空糸状で、内径2.2mm、外径2.9mm、膜厚350μm、平均細孔径0.15μm、気孔率52%のα−Al多孔性基材を希薄酸、希薄塩基、エタノール、蒸留水で、室温において各々5分ずつ順番に超音波洗浄し、100℃、2時間、オーブンで乾燥させた。薄膜層を形成するために、洗浄済みの中空糸状α−Al多孔性基材を実施例1(a)の活性化用溶液に5秒間ディップした後、引き上げた。次いで、その製膜済み中空糸を、2時間、静止空気中で乾燥させた後、昇温速度毎分5℃で350℃まで昇温し、その温度で3時間保持することによって、熱処理を施した。前無電解メッキ処理は、メッキ温度60℃、メッキ時間20分の条件下において、pHが約7の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、株式会社野工業)を用いて行い、水素分離複合体の製造原料であるパラジウム複合膜を得た。
(B) (Preparation of production raw material for hydrogen separation complex)
A hollow fiber-shaped α-Al 2 O 3 porous substrate having an inner diameter of 2.2 mm, an outer diameter of 2.9 mm, a film thickness of 350 μm, an average pore diameter of 0.15 μm, and a porosity of 52% is diluted with dilute acid, dilute base, ethanol, The sample was ultrasonically washed with distilled water at room temperature for 5 minutes each, and dried in an oven at 100 ° C. for 2 hours. In order to form a thin film layer, the washed hollow fiber-like α-Al 2 O 3 porous substrate was dipped in the activation solution of Example 1 (a) for 5 seconds and then pulled up. Next, after the formed hollow fiber was dried in still air for 2 hours, the temperature was increased to 350 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C. per minute, and kept at that temperature for 3 hours. did. The pre-electroless plating treatment is performed using a commercially available palladium plating bath (Paratop, Nokogyo Co., Ltd.) having a pH of about 7 under conditions of a plating temperature of 60 ° C. and a plating time of 20 minutes to produce a hydrogen separation composite. A palladium composite film as a raw material was obtained.

(c)( 水素分離複合体の調製)
上記前無電解メッキ処理を施されたパラジウム複合膜に、メッキ温度60℃、メッキ時間20分の条件下において、実施例3(a)の銅メッキ浴を用いて無電解銅メッキ処理を施した。得られたパラジウム−銅複層膜を100℃で3時間、静止空気中で乾燥後、静止空気中において、昇温速度毎分2℃で450℃まで昇温し、その温度で3時間保持することによって熱処理を施した。次いで、降温速度毎分5℃で室温まで降温し、水素分離複合体を得た。
(C) (Preparation of hydrogen separation complex)
The palladium composite film subjected to the pre-electroless plating treatment was subjected to the electroless copper plating treatment using the copper plating bath of Example 3 (a) under the conditions of a plating temperature of 60 ° C. and a plating time of 20 minutes. . The obtained palladium-copper multilayer film is dried in still air at 100 ° C. for 3 hours, and then heated to 450 ° C. at a heating rate of 2 ° C. per minute in still air, and held at that temperature for 3 hours. Heat treatment. Next, the temperature was lowered to room temperature at a rate of 5 ° C. per minute to obtain a hydrogen separation complex.

実施例4 (水素分離複合体の調製)
このようにして高分子層を除去した後、得られたパラジウム−銅複層膜を600℃で4時間、水素気流中で処理することによって、合金化と還元処理を施し、水素分離複合体(パラジウム−銅複合合金膜)を得た。
パラジウム−銅複合合金膜のX線回折プロファイルを図7に示す。 明らかに、不純物層を含まないパラジウム−銅複合合金膜が調製されたことがわかる。
パラジウム−銅複合合金膜の内部構造を図8に示す。約8μmの均質厚みのピンホールの無いパラジウム−銅複合合金層が調製されたことがわかる。そのうえ、基材の細孔へのパラジウム−銅複合合金の浸透が無いこともわかる。表面がスムースで緻密な高分子膜層のおかげで、これを除去することによって、ピンホールおよび浸透の無いパラジウム−銅複合合金薄膜がマクロ細孔の基材上に直接メッキされていることがわかる。なお、写真そのものは極めて鮮明であるのだが、図面での写真は画像変換処理が円滑に進まず、鮮明なものではない。この図8の上方(下から2/3程度上の部分)に横一線に空間部が形成されていることが分かる。
Example 4 (Preparation of hydrogen separation complex)
After removing the polymer layer in this way, the obtained palladium-copper multilayer film was treated in a hydrogen stream at 600 ° C. for 4 hours to give an alloying and reduction treatment, and a hydrogen separation composite ( Palladium-copper composite alloy film) was obtained.
An X-ray diffraction profile of the palladium-copper composite alloy film is shown in FIG. Obviously, a palladium-copper composite alloy film containing no impurity layer was prepared.
The internal structure of the palladium-copper composite alloy film is shown in FIG. It can be seen that a palladium-copper composite alloy layer having a uniform thickness of about 8 μm and having no pinholes was prepared. Moreover, it can be seen that there is no penetration of the palladium-copper composite alloy into the pores of the substrate. Thanks to the smooth and dense surface of the polymer membrane layer, it can be seen that a pinhole and non-penetrated palladium-copper composite alloy film is plated directly onto the macroporous substrate by removing it. . Although the photograph itself is very clear, the photograph in the drawing is not clear because the image conversion process does not proceed smoothly. It can be seen that a space is formed in a horizontal line above (in the upper part of about 2/3 from the bottom) of FIG.

(試験例7)パラジウム−銅複合合金膜の水素透過流束と水素圧力差の関係
このパラジウム−銅複合合金膜の水素透過流束は、水素圧力差の増加に応じて増加し、400℃における300kPaの水素圧力差で、0.48mol/(s m2)という高い水素透過流束および、高い水素/窒素分離性1420が得られた。また、水素圧力差を保持しながら運転温度を増加させると水素透過流束が顕著に増加した。
(Test example 7) Relationship between hydrogen permeation flux of palladium-copper composite alloy membrane and hydrogen pressure difference The hydrogen permeation flux of this palladium-copper composite alloy membrane increases with an increase in hydrogen pressure difference, at 400 ° C. With a hydrogen pressure difference of 300 kPa, a high hydrogen permeation flux of 0.48 mol / (s m2) and a high hydrogen / nitrogen separability 1420 were obtained. Moreover, when the operating temperature was increased while maintaining the hydrogen pressure difference, the hydrogen permeation flux increased significantly.

(試験例8)パラジウム−銅複合合金膜の安定性
パラジウム−銅複合合金膜の水素、Heフラックスの水素-Heガス交換回数依存性を図9に示す。サイクル数を増やしても、水素およびHeの透過流束ならびに水素分離性が安定していることがわかる。すなわち、本方法はパラジウム単独膜だけではなく、パラジウム−銅複合合金膜のようなパラジウム系合金膜の作製法としても優れているといえる。
Test Example 8 Stability of Palladium-Copper Composite Alloy Film FIG. 9 shows the hydrogen-He gas exchange frequency dependence of hydrogen and He flux in the palladium-copper composite alloy film. It can be seen that even when the number of cycles is increased, the permeation flux of hydrogen and helium and the hydrogen separability are stable. That is, it can be said that this method is excellent not only for a palladium single film but also for producing a palladium-based alloy film such as a palladium-copper composite alloy film.

実施例5
(a)(銀メッキ浴の調製)
硝酸銀53.5mg、Na2EDTA・2H2O4.0g、NH4OH20ml、ホルムアルデヒド2mlに蒸留水を混合・攪拌し、100mLの銀メッキ用溶液を調製した。
Example 5
(A) (Preparation of silver plating bath)
Distilled water was mixed and stirred in 53.5 mg of silver nitrate, 4.0 g of Na2EDTA.2H2O, 20 ml of NH4OH, and 2 ml of formaldehyde to prepare 100 ml of a solution for silver plating.

(b)水素分離複合体の製造原料の調製
中空糸状で、内径2.2mm、外径2.9mm、膜厚350μm、平均細孔径0.15μm、気孔率52%のα−Al多孔性基材を希薄酸、希薄塩基、エタノール、蒸留水で、室温において各々5分ずつ順番に超音波洗浄し、100℃、2時間、オーブンで乾燥させた。薄膜層を形成するために、洗浄済みの中空糸状α−Al多孔性基材を実施例1(a)の活性化用溶液に5秒間ディップした後、急速に引き上げた。次いで、その製膜済み中空糸を、2時間、静止空気中で乾燥させた後、昇温速度毎分5℃で350℃まで昇温し、その温度で3時間保持することによって、熱処理を施した。前無電解メッキ処理は、メッキ温度60℃、メッキ時間20分の条件下において、pHが約7の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、株式会社奥野工業)を用いて行い、水素分離複合体の製造原料であるパラジウム複合膜を得た。
(B) Preparation of raw material for production of hydrogen separation composite Hollow fiber-shaped α-Al 2 O 3 porous material having an inner diameter of 2.2 mm, an outer diameter of 2.9 mm, a film thickness of 350 μm, an average pore diameter of 0.15 μm, and a porosity of 52% The porous substrate was ultrasonically washed with dilute acid, dilute base, ethanol, and distilled water for 5 minutes each at room temperature, and dried in an oven at 100 ° C. for 2 hours. In order to form a thin film layer, the washed hollow fiber-like α-Al 2 O 3 porous substrate was dipped in the activation solution of Example 1 (a) for 5 seconds and then rapidly pulled up. Next, after the formed hollow fiber was dried in still air for 2 hours, the temperature was increased to 350 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C. per minute, and kept at that temperature for 3 hours. did. The pre-electroless plating treatment is performed using a commercially available palladium plating bath (Paratop, Okuno Kogyo Co., Ltd.) having a pH of about 7 under the conditions of a plating temperature of 60 ° C. and a plating time of 20 minutes to produce a hydrogen separation composite. A palladium composite film as a raw material was obtained.

(c)(水素分離複合体の調製)
上記前無電解メッキ処理を施されたパラジウム複合膜に、メッキ温度60℃、メッキ時間20分の条件下において、実施例5(a)の銀メッキ浴を用いて無電解銀メッキ処理を施した。得られたパラジウム−銀複層膜を100℃で3時間、静止空気中で乾燥後、静止空気中において、昇温速度毎分2℃で450℃まで昇温し、その温度で3時間保持することによって熱処理を施した。次いで、降温速度毎分5℃で室温まで降温し、高分子層を除去した水素分離複合体を得た。
(C) (Preparation of hydrogen separation complex)
The palladium composite film subjected to the pre-electroless plating treatment was subjected to the electroless silver plating treatment using the silver plating bath of Example 5 (a) under the conditions of a plating temperature of 60 ° C. and a plating time of 20 minutes. . The obtained palladium-silver multilayer film is dried in still air at 100 ° C. for 3 hours, then heated to 450 ° C. at a heating rate of 2 ° C. per minute in still air, and held at that temperature for 3 hours. Heat treatment. Subsequently, the temperature was lowered to room temperature at a rate of 5 ° C. per minute to obtain a hydrogen separation complex from which the polymer layer was removed.

実施例6(水素分離複合体の調製)
上記パラジウム−銀複層膜を500℃で4時間、水素気流中で処理することによって、合金化と還元処理を施し、水素分離複合体(パラジウム−銀複合合金膜)を得た。
パラジウム−銀複合合金膜のX線回折プロファイルより、不純物層を含まないパラジウム−銀複合合金膜が調製されており、パラジウム−銀複合合金膜の形態観察より、均質厚みのピンホールの無いパラジウム−銀複合合金層が調製されたことがわかった。そのうえ、基材の細孔へのパラジウム−銀複合合金の浸透が無かった。表面がスムースで緻密な高分子膜層のおかげで、これを除去することによって、ピンホールおよび浸透の無いパラジウム−銀複合合金薄膜がマクロ細孔の基材上に直接メッキされていることがわかった。
Example 6 (Preparation of hydrogen separation complex)
By treating the palladium-silver multilayer film at 500 ° C. for 4 hours in a hydrogen stream, alloying and reduction treatment were performed to obtain a hydrogen separation composite (palladium-silver composite alloy film).
From the X-ray diffraction profile of the palladium-silver composite alloy film, a palladium-silver composite alloy film not containing an impurity layer has been prepared. It was found that a silver composite alloy layer was prepared. Moreover, there was no penetration of the palladium-silver composite alloy into the pores of the substrate. Thanks to the smooth and dense polymer membrane layer, the removal of this reveals that a pinhole and non-penetrated palladium-silver composite alloy film is plated directly on the macroporous substrate. It was.

(試験例9)パラジウム−銀複合合金膜の水素透過流束と水素圧力差の関係
このパラジウム−銀複合合金膜の水素透過流束は、水素圧力差の増加に応じて増加し、400℃における200kPaの水素圧力差で、0.39mol/(s m2)という高い水素透過流束および、高い水素/He分離性700が得られた。また、水素圧力差を保持しながら運転温度を増加させると水素透過流束が顕著に増加した。
(Test Example 9) Relationship between hydrogen permeation flux of palladium-silver composite alloy membrane and hydrogen pressure difference The hydrogen permeation flux of this palladium-silver composite alloy membrane increases with an increase in the hydrogen pressure difference, at 400 ° C. With a hydrogen pressure difference of 200 kPa, a high hydrogen permeation flux of 0.39 mol / (s m2) and a high hydrogen / He separation property of 700 were obtained. Moreover, when the operating temperature was increased while maintaining the hydrogen pressure difference, the hydrogen permeation flux increased significantly.

(試験例10)パラジウム−銀複合合金膜の安定性
パラジウム−銀複合合金膜の水素、Heフラックスの水素-Heガス交換回数依存性から、サイクル数を増やしても、水素およびHeの透過流束ならびに水素分離性が安定していることがわかった。すなわち、本方法はパラジウム単独膜だけではなく、パラジウム−銀複合合金膜のようなパラジウム系合金膜の作製法としても優れているといえる。
(Test Example 10) Stability of palladium-silver composite alloy film Hydrogen permeation flux of hydrogen and He even if the number of cycles is increased from the hydrogen-He gas exchange frequency dependence of hydrogen and He flux of palladium-silver composite alloy film It was also found that hydrogen separability was stable. That is, it can be said that this method is excellent not only for a palladium single film but also for producing a palladium-based alloy film such as a palladium-silver composite alloy film.

比較例1 (パラジウム複合体の製造原料の調製)
中空糸状で、内径2.2mm、外径2.9mm、膜厚350μm、平均細孔径0.15μm、気孔率52%のα−Al多孔性基材を希薄酸、希薄塩基、エタノール、蒸留水で、室温において各々5分ずつ順番に超音波洗浄し、100℃、2時間、オーブンで乾燥させた。薄膜層を形成するために、洗浄済みの中空糸状α−Al多孔性基材を、市販のパラジウム活性化用溶液(インデューサー、クリスター、株式会社奥野工業)を用いて、定法により活性化処理を施した。次いで、その活性化処理済み中空糸を、2時間、静止空気中で乾燥させた後、メッキ温度60℃、メッキ時間4時間の条件下において、pHが約7の市販パラジウムメッキ浴(パラトップ、株式かい者奥野工業)を用いて、定法の無電解メッキ処理を行うことによって、定法の水素分離体(定法のパラジウム複合膜)を得た。
Comparative Example 1 (Preparation of production raw material for palladium composite)
A hollow fiber-shaped α-Al 2 O 3 porous substrate having an inner diameter of 2.2 mm, an outer diameter of 2.9 mm, a film thickness of 350 μm, an average pore diameter of 0.15 μm, and a porosity of 52% is diluted with dilute acid, dilute base, ethanol, The sample was ultrasonically washed with distilled water at room temperature for 5 minutes each, and dried in an oven at 100 ° C. for 2 hours. In order to form a thin film layer, a washed hollow fiber-like α-Al 2 O 3 porous substrate is activated by a conventional method using a commercially available palladium activation solution (Inducer, Christer, Okuno Kogyo Co., Ltd.). Was applied. Next, the activated hollow fiber was dried in still air for 2 hours, and then a commercially available palladium plating bath (paratop, pH 7) under conditions of a plating temperature of 60 ° C. and a plating time of 4 hours. A conventional hydrogen separator (regular palladium composite membrane) was obtained by performing a conventional electroless plating process using a stock trader Okuno Kogyo).

(試験例11)定法のパラジウム複合膜の水素透過性能
上記パラジウム複合膜の水素透過流束は、500℃における200kPaの水素圧力差で、0.06mol/(s m2)と低かった。その上、運転初期に得られた無限大に近い水素分離性は、測定を開始して3時間後には、水素/ヘリウム分離係数が数十まで激減してしまった。すなわち、従来法による無電解メッキで作製したパラジウム系複合膜は、本発明によるパラジウム系複合膜と比較して、水素透過性ならびに水素分離の長期安定性が劣る傾向にあるといえる。
(Test Example 11) Hydrogen Permeation Performance of Conventional Palladium Composite Membrane The hydrogen permeation flux of the palladium composite membrane was as low as 0.06 mol / (sm2) at a hydrogen pressure difference of 200 kPa at 500 ° C. In addition, the hydrogen separability close to infinity obtained in the initial stage of operation had a hydrogen / helium separation factor drastically reduced to several tens of hours after starting the measurement. That is, it can be said that the palladium-based composite membrane produced by electroless plating according to the conventional method tends to be inferior in hydrogen permeability and long-term stability of hydrogen separation as compared with the palladium-based composite membrane according to the present invention.

本発明を次のように記載することができる。
(1)多孔性基材K、パラジウム塩を含有する易焼失性高分子からなる層L、パラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層Mから少なくともなる積層体であって、しかもその積層体を加熱処理して得たことを特徴とするパイプ型水素分離体。
(2)多孔性基材K、パラジウム塩を含有する易焼失性高分子からなる層L、パラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層Mから少なくともなる積層体であって、しかもその積層体を加熱処理して得たことを特徴とするパイプ型水素分離体。(2)上記(1)の水素分離膜の表面に、さらにパラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層Nを形成したことを特徴とするパイプ型水素分離体。
(3)多孔性基材の表面にパラジウム塩を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程A、前記層の表面に少なくともパラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層を積層する工程B、および前記積層体を加熱処理して易焼失性高分子を焼失させる工程Cから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造方法
The present invention can be described as follows.
(1) A laminate comprising at least a porous substrate K, a layer L composed of an easily burnable polymer containing a palladium salt, and an electroless plating layer M composed of palladium or a palladium alloy, and the laminate is heated. A pipe-type hydrogen separator obtained by processing.
(2) A laminate comprising at least a porous substrate K, a layer L made of an easily burnable polymer containing a palladium salt, and an electroless plating layer M made of palladium or a palladium alloy, and the laminate is heated. A pipe-type hydrogen separator obtained by processing. (2) A pipe-type hydrogen separator, wherein an electroless plating layer N made of palladium or a palladium alloy is further formed on the surface of the hydrogen separation membrane of (1).
(3) Step A of forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a palladium salt on the surface of the porous substrate, and laminating an electroless plating layer consisting of at least palladium or a palladium alloy on the surface of the layer And a process for producing a hydrogen separation composite, characterized in that it comprises at least a process B for heating and a process C for heat-treating the laminate to burn away the easily burnable polymer.

(4)多孔性基材とパラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層から少なくとも構成される積層体であって、しかも無電解メッキ層の多孔性基材への過度の浸透が無いことを特徴とする水素分離複合体。
(5)多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無いことを特徴とする水素分離複合体。
(6)多孔性基材とパラジウムあるいはパラジウム合金からなる無電解メッキ層から少なくとも構成される積層体であって、しかも無電解メッキ層の多孔性基材への過度の浸透が実質的に無く、かつ前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする水素分離複合体。
(7)多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程Aを含む水素分離複合体の製造方法において、工程Aが、多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成し、次いで該層中の金属の化合物に由来する金属核を還元処理する工程であることを特徴とする水素分離複合体の製造方法。
(4) A laminate comprising at least a porous substrate and an electroless plating layer made of palladium or a palladium alloy, and characterized in that there is no excessive penetration of the electroless plating layer into the porous substrate. Hydrogen separation complex.
(5) A laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and further penetrating the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function into the porous substrate. A hydrogen separation complex characterized by being substantially free of hydrogen.
(6) A laminate comprising at least a porous substrate and an electroless plating layer made of palladium or a palladium alloy, and there is substantially no excessive penetration of the electroless plating layer into the porous substrate, A hydrogen separation composite is characterized in that a space layer is substantially retained between the porous substrate and the metal or alloy layer having the hydrogen separation function.
(7) Production of a hydrogen separation composite comprising the step A of forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a metal hydrogen separation layer on the surface of a porous substrate In the method, step A forms on the surface of the porous substrate a layer substantially consisting of an easily burnable polymer containing a metal compound that constitutes a hydrogen separation layer comprising a metal, and then in the layer A method for producing a hydrogen separation complex, which is a step of reducing a metal nucleus derived from a metal compound.

本発明の水素分離複合体の形態及び構造を示す写真である。It is a photograph which shows the form and structure of the hydrogen separation complex of this invention. パラジウム複合膜の水素透過流束と水素圧力差の関係を示す。The relationship between the hydrogen permeation flux and the hydrogen pressure difference of the palladium composite membrane is shown. パラジウム複合膜の水素透過流束と運転温度の関係を示す。The relationship between the hydrogen permeation flux and the operating temperature of the palladium composite membrane is shown. パラジウム複合膜の安定性と稼働時間の関係を示す。The relationship between the stability of palladium composite membrane and operation time is shown. パラジウム複合膜の水素とヘリウム交換サイクル数に対する水素透過の安定性を示す。The stability of hydrogen permeation with respect to the number of hydrogen and helium exchange cycles in a palladium composite membrane is shown. 本発明における水素分離複合体の調製プロセスを示す。The preparation process of the hydrogen separation complex in this invention is shown. パラジウム−銅複合合金膜のX線回折プロファイルを示す。2 shows an X-ray diffraction profile of a palladium-copper composite alloy film. 本発明の水素分離複合体の構造を示す写真である。It is a photograph which shows the structure of the hydrogen separation complex of this invention. 水素、Heフラックスの水素-Heガス交換回数依存性を示す。The dependence of hydrogen and He flux on the number of hydrogen-He gas exchanges is shown.

Claims (16)

多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程A、前記層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する工程B、および前記積層体から前記易焼失性高分子を焼失させる工程Cから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造方法。 Step A of forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting the metal hydrogen separation layer on the surface of the porous substrate, the surface of the layer having a hydrogen separation function A method for producing a hydrogen separation complex, comprising at least a step B of laminating a layer made of a metal or an alloy, and a step C of burning out the easily burnable polymer from the laminate. 多孔性基材の表面に、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子から実質的になる層を形成する工程A、前記層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を積層する工程B、前記積層体から前記易焼失性高分子を焼失させる工程C、および前記処理して得られた積層体の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層を形成する工程Dから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造方法。 Step A of forming a layer consisting essentially of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting the metal hydrogen separation layer on the surface of the porous substrate, the surface of the layer having a hydrogen separation function Step B for laminating a layer made of a metal or alloy, Step C for burning off the easily burnable polymer from the laminate, and a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface of the laminate obtained by the treatment A method for producing a hydrogen separation complex, comprising at least a step D of forming a layer. 工程Aで得た層が形成された基材を熱処理する工程Eをさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載の水素分離複合体の製造方法。 The method for producing a hydrogen separation complex according to claim 1 or 2, further comprising a step E of heat-treating the substrate on which the layer obtained in the step A is formed. 工程Aが、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物、易焼失性高分子、および有機溶媒から構成される溶液を多孔性基材に塗布・含侵することから実質的になることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の水素分離複合体の製造方法。 Step A substantially consists of applying and impregnating a porous substrate with a solution composed of a metal compound, a readily burnt-off polymer, and an organic solvent constituting a hydrogen separation layer made of metal. The method for producing a hydrogen separation complex according to any one of claims 1 to 3. 工程Bが、工程Aでの層の表面に水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層を積層する工程であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の水素分離複合体の製造方法。 4. The hydrogen separation composite according to claim 1, wherein step B is a step of laminating an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function on the surface of the layer in step A. Body manufacturing method. 多孔性基材K、金属からなる水素分離層を構成する金属の化合物を含有する易焼失性高分子からなる層L、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層Mから少なくともなることを特徴とする水素分離複合体の製造のための積層体。 It is characterized by comprising at least a porous substrate K, a layer L made of an easily burnable polymer containing a metal compound constituting a hydrogen separation layer made of metal, and a layer M made of a metal or alloy having a hydrogen separation function. A laminate for the production of a hydrogen separation complex. 層Mが、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層である請求項6記載の水素分離複合体の製造のための積層体。 The laminate for producing a hydrogen separation composite according to claim 6, wherein the layer M is an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function. 多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも請求項6または7記載の積層体を加熱処理して得たことを特徴とする水素分離複合体。 A hydrogenated body comprising at least a layer made of a porous substrate and a metal or alloy having a hydrogen separation function, and obtained by heat-treating the laminated body according to claim 6 or 7. Separation complex. 請求項8の水素分離複合体の表面に、さらに水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層Nを形成したことを特徴とする水素分離複合体。 9. A hydrogen separation complex, wherein a layer N made of a metal or alloy having a hydrogen separation function is further formed on the surface of the hydrogen separation complex of claim 8. 層Nが、水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる無電解メッキ層である請求項9記載の水素分離複合体。 The hydrogen separation composite according to claim 9, wherein the layer N is an electroless plating layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function. 水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層Mの厚みが0.5〜5μmである請求項6〜10のいずれか記載の水素分離複合体。 The hydrogen separation complex according to any one of claims 6 to 10, wherein the layer M made of a metal or alloy having a hydrogen separation function has a thickness of 0.5 to 5 µm. 水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層Nの厚みが0.5〜10μmである請求項9または10記載の水素分離複合体。 The hydrogen separation complex according to claim 9 or 10, wherein the layer N made of a metal or alloy having a hydrogen separation function has a thickness of 0.5 to 10 µm. 多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無いことを特徴とする水素分離複合体。 A laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and the penetration of the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function into the porous substrate is substantially A hydrogen separation complex characterized by the absence of 多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする水素分離複合体。 A laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and between the porous substrate and the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function A hydrogen separation complex characterized by substantially retaining a space layer. 多孔性基材と水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層から少なくとも構成される積層体であって、しかも水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層の多孔性基材への浸透が実質的に無く、かつ前記多孔性基材と前記水素分離機能を有する金属あるいは合金からなる層との間に実質的に空間層を保持することを特徴とする水素分離複合体。 A laminate comprising at least a porous substrate and a layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function, and the penetration of the layer made of a metal or alloy having a hydrogen separation function into the porous substrate is substantially The hydrogen separation composite is characterized in that a space layer is substantially maintained between the porous substrate and the metal or metal alloy layer having a hydrogen separation function. 空間層が実質的に連続した空間層である請求項14または15記載の水素分離複合体。

The hydrogen separation complex according to claim 14 or 15, wherein the space layer is a substantially continuous space layer.

JP2006220752A 2005-08-12 2006-08-11 Hydrogen separation complex and method for producing the same Expired - Fee Related JP4893992B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006220752A JP4893992B2 (en) 2005-08-12 2006-08-11 Hydrogen separation complex and method for producing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005235056 2005-08-12
JP2005235056 2005-08-12
JP2006220752A JP4893992B2 (en) 2005-08-12 2006-08-11 Hydrogen separation complex and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007069207A true JP2007069207A (en) 2007-03-22
JP4893992B2 JP4893992B2 (en) 2012-03-07

Family

ID=37931122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006220752A Expired - Fee Related JP4893992B2 (en) 2005-08-12 2006-08-11 Hydrogen separation complex and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4893992B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007229616A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Hydrogen separation complex and its manufacturing method
WO2011122250A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Defectless hydrogen separation membrane, production method for defectless hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
JP2012200716A (en) * 2011-03-28 2012-10-22 Jx Nippon Mining & Metals Corp Hydrogen permeable module and hydrogen separation method using the same
JP5464422B2 (en) * 2008-02-15 2014-04-09 独立行政法人産業技術総合研究所 Film-like free-standing metal thin film for hydrogen separation and method for producing the same
JP2016175016A (en) * 2015-03-20 2016-10-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Hydrogen separation membrane, manufacturing method of the same, and hydrogen separation method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10882278B2 (en) 2016-08-15 2021-01-05 Ali Akbar Babalou Palladium composite membrane

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002052326A (en) * 2000-08-10 2002-02-19 Toyota Motor Corp Manufacturing method for hydrogen separation membrane
JP2002126474A (en) * 2000-08-12 2002-05-08 Dmc 2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag Supported metal membrane, method of producing the same and use of the same
JP2002220292A (en) * 2001-01-19 2002-08-09 Noritake Co Ltd Porous, inorganic material having a porous ceramic membrane and its manufacturing method
JP2002239352A (en) * 2001-02-16 2002-08-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Hydrogen permeable structure and its production method
JP2004122006A (en) * 2002-10-03 2004-04-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Hydrogen separation film, its production method and separation method for hydrogen
JP2004121899A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Dainippon Printing Co Ltd Thin film supporting substrate used for hydrogen producing filter, and method of manufacturing the filter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002052326A (en) * 2000-08-10 2002-02-19 Toyota Motor Corp Manufacturing method for hydrogen separation membrane
JP2002126474A (en) * 2000-08-12 2002-05-08 Dmc 2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag Supported metal membrane, method of producing the same and use of the same
JP2002220292A (en) * 2001-01-19 2002-08-09 Noritake Co Ltd Porous, inorganic material having a porous ceramic membrane and its manufacturing method
JP2002239352A (en) * 2001-02-16 2002-08-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Hydrogen permeable structure and its production method
JP2004121899A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Dainippon Printing Co Ltd Thin film supporting substrate used for hydrogen producing filter, and method of manufacturing the filter
JP2004122006A (en) * 2002-10-03 2004-04-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Hydrogen separation film, its production method and separation method for hydrogen

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007229616A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Hydrogen separation complex and its manufacturing method
JP5464422B2 (en) * 2008-02-15 2014-04-09 独立行政法人産業技術総合研究所 Film-like free-standing metal thin film for hydrogen separation and method for producing the same
WO2011122250A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Defectless hydrogen separation membrane, production method for defectless hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
US20130092025A1 (en) * 2010-03-29 2013-04-18 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Defectless hydrogen separation membrane, production method for defectless hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
US9149762B2 (en) 2010-03-29 2015-10-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Defectless hydrogen separation membrane, production method for defectless hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
JP2012200716A (en) * 2011-03-28 2012-10-22 Jx Nippon Mining & Metals Corp Hydrogen permeable module and hydrogen separation method using the same
JP2016175016A (en) * 2015-03-20 2016-10-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Hydrogen separation membrane, manufacturing method of the same, and hydrogen separation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4893992B2 (en) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7744675B2 (en) Gas separation membrane comprising a substrate with a layer of coated inorganic oxide particles and an overlayer of a gas-selective material, and its manufacture and use
US8721773B2 (en) Method for preparing a palladium-gold alloy gas separation membrane system
EP1323846B1 (en) Process for preparing metal coatings from liquid solutions utilizing cold plasma
JP4893992B2 (en) Hydrogen separation complex and method for producing the same
Kiadehi et al. Fabrication, characterization, and application of palladium composite membrane on porous stainless steel substrate with NaY zeolite as an intermediate layer for hydrogen purification
JP4559009B2 (en) Method for forming thermally mechanically stable metal / porous substrate composite film
JP4753180B2 (en) Hydrogen separation material and method for producing the same
CA2684771A1 (en) Composite structures with porous anodic oxide layers and methods of fabrication
JP5464422B2 (en) Film-like free-standing metal thin film for hydrogen separation and method for producing the same
US9149762B2 (en) Defectless hydrogen separation membrane, production method for defectless hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
JP2007229616A (en) Hydrogen separation complex and its manufacturing method
US8876949B2 (en) Method of preparing a palladium-silver alloy gas separation membrane system
JP2006346621A (en) Hydrogen separation membrane and hydrogen separation method
JP2005254191A (en) Method for producing hydrogen separation metal film using printing and hydrogen separation metal film
JP5273496B2 (en) Metal separation tube for hydrogen separation and method for producing the same
JP2004122006A (en) Hydrogen separation film, its production method and separation method for hydrogen
JP2009189934A (en) Composite body and its manufacturing method
US20140170328A1 (en) Electroless plating of ruthenium and ruthenium-plated products
JP5311536B2 (en) Method for producing thin film for hydrogen separation by simultaneous plating of Pd-Ag
Jamshidi et al. Preparation of Pd composite membrane via organic-inorganic activation method in electroless plating technique
Akis Preparation of Pd-Ag/PSS Composite Membranes for Hydrogen Separation
JPH06304457A (en) Hydrogen separating membrane

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080421

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100727

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110301

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111129

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees