JP4415742B2 - 水素分離シートの製造方法、粉末圧延装置及び粉末圧延方法 - Google Patents
水素分離シートの製造方法、粉末圧延装置及び粉末圧延方法 Download PDFInfo
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Description
また、特開2003−94542号公報に開示されている技術は、エッチングによる材料費の無駄や工程の煩雑化による製造コストの増加が生じる。
[水素分離シート]
図1は、本第1実施形態に係る水素分離シート1の概略断面図であり、水素分離シート1と取付枠2との接合部付近を拡大した図である。この図に示すように、本第1実施形態に係る水素分離シート1は、水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜11と、当該水素分離膜11を支持する金属多孔体12とが積層されることによって形成されている。
金属多孔体12は、例えば、ニッケル粉末を圧延することによって形成されており、その端縁部12aが気体を非透過とする密度に設定され、端縁部12aを除いた中央部12bが気体を透過する密度に設定されている。なお、後述するが、金属多孔体12の端縁部12aの相対密度は、90%以上であることが好ましい。
[水素分離膜]
図3は、本第2実施形態に係る水素分離膜3の概略断面図であり、水素分離膜3と取付枠2との接合部付近を拡大した図である。なお、本第2実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図3に示すように、本第2実施形態に係る水素分離膜3は、端縁部3aが非気体透過性を有する金属を含んで形成され、中央部3bが水素透過性を有する金属によって形成されている。
そして、このように構成された水素分離膜3は、その端縁部3aが取付枠2上に溶接されている。
[粉末圧延装置]
図4は、本第3実施形態に係る粉末圧延装置100の概略構成図であり、(a)が平面図、(b)が(a)におけるA−A矢視図である。本第3実施形態に係る粉末圧延装置100は、一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材Sを製造するものであり、図4に示すように、水平かつ平行に配された1対の圧延ロール101,102を有している。
まず、圧延ロール101,102が図4に示す矢印方向に各々回転している状態において、第1粉末供給ロール103が圧延ロール101と逆方向に回転することによって、シート材Sを主に構成する主粉末材料Aを連続的に圧延ロール101,102間に供給する。なお、主粉末材料Aは、第1粉末供給ロール103と圧延ロール101との間を通過した後、圧延ロール101のロール面101aに沿って圧延ロール101,102間に供給される。ここで、第1粉末供給ロール103は、図5に示すように、長手方向の両端部103aが中央部103bよりも小径とされているため、圧延ロール101,102間の端には、圧延ロール101,102間の中央よりも多くの主粉末材料Aが供給される。
次に、図6を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本第4実施形態は、上記第3実施形態において示した粉末圧延装置100の変形例である。また、本第4実施形態の説明において、上記第3実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
上記第3実施形態に係る粉末圧延装置100を用いて製造された金属多孔体12を有する水素分離シート1のサンプルA〜Cを製造し、この水素分離シート1を取付枠2に溶接した。そして、取付枠2に溶接されたサンプルA〜Cを常温かつ0.2MPaの窒素圧の雰囲気中に配置し、原料ガスをサンプルA〜Cの一方側に供給した。なお、サンプルAは、所定の粒度分布の粉末材料を用いて、第1粉末供給ロール103における両端部103aと中央部103bとの径差、及び、第2粉末供給ロール104と圧延ロール102との隙間を調整し、金属多孔体12の端縁部12aと水素透過部12bとの粉末供給量の比(端縁部の単位面積あたりの粉末供給重量/水素透過部の単位面積あたりの粉末供給重量)が1.0となるように調整することによって得られたものであり、サンプルBは、粉末供給量の比が1.5となるように調整することによって得られたものである。また、サンプルCは、サンプルA,Bで用いられた所定の粒度分布の粉末材料の一部を、目開き32μmの篩で分級し、篩下の粉末材料と分級前の粉末材料とを混合することによって得た粉末材料をサンプルAと同様に粉末供給量の比が1.0となるように調整することによって得られたものである。
その結果、サンプルB,Cにおいては、原料ガスが他方側に漏出しなかったが、サンプルAにおいては、原料ガスが他方側に漏出した。
その後、サンプルA〜Cにおける金属多孔体12の端縁部12aの相対密度を測定してみると、サンプルAにおける金属多孔体12の端縁部12aの相対密度が85%、サンプルBにおける金属多孔体12の端縁部12aの相対密度が93%、サンプルCにおける金属多孔体12の端縁部12aの相対密度が90%であった。したがって、金属多孔体12の端縁部12aの相対密度は、90%以上であることが好ましいことが確認された。
11……水素分離膜
12……金属多孔体
12a……端縁部
3……水素分離膜
3a……端縁部
100,200……粉末圧延装置
101,102……圧延ロール
103,108……第1粉末供給ロール(第1補助ロール,主供給手段)
104…………第2粉末供給ロール(第2補助ロール,補助供給手段)
S……シート材
Claims (6)
- 水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜と、当該水素分離膜を支持する金属多孔体とが積層された水素分離シートの製造方法であって、
非気体透過性の所定金属からなる主粉末材料を圧延することによって気体透過性を有する金属多孔体を形成する工程と、
前記金属多孔体の端縁部にさらに前記所定金属からなると共に前記主粉末材料より粒径の小さい補助粉末材料を圧延することによって前記端縁部を非気体透過性とする工程と、
前記金属多孔体に対して前記水素分離膜を配置する工程と
を有することを特徴とする水素分離シートの製造方法。 - 前記端縁部の相対密度を90%以上とすることを特徴とする請求項1記載の水素分離シートの製造方法。
- 一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延装置であって、
非気体透過性の所定金属からなると共に圧延されることによって気体透過性を有する金属多孔体となる主粉末材料を前記圧延ロールのギャップに供給する主供給手段と、
前記所定金属からなると共に前記主粉末材料より粒径の小さい補助粉末材料を間欠的に前記圧延ロールのギャップに供給する補助供給手段と
を備えることを特徴とする粉末圧延装置。 - 前記主供給手段は一方の前記圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第1補助ロールであり、前記補助供給手段は前記他方の圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第2補助ロールであることを特徴とする請求項3記載の粉末圧延装置。
- 前記主粉末材料と前記補助粉末材料とは、同じ組成を有することを特徴とする請求項3または4記載の粉末圧延装置。
- 一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延方法であって、
非気体透過性の所定金属からなると共に圧延されることによって気体透過性を有する金属多孔体となる主粉末材料を前記圧延ロールのギャップに供給し、
前記所定金属からなると共に前記主粉末材料より粒径の小さい補助粉末材料を間欠的に前記圧延ロールのギャップに供給する
ことを特徴とする粉末圧延方法。
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