JP7181324B2 - 水素排出膜 - Google Patents
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Description
〔圧延法によるPd-Au合金層(Au含有量30mol%)の作製〕
インゴット中のAu含有量が30mol%となるようにPd及びAu原料をそれぞれ秤量し、水冷銅坩堝を備えたアーク溶解炉に投入し、大気圧のArガス雰囲気中でアーク溶解した。得られたボタンインゴットをロール径100mmの2段圧延機を用いて厚さ5mmになるまで冷間圧延して板材を得た。その後、ガラス管の中に圧延した板材を入れ、ガラス管の両端を封止した。ガラス管内部を室温で5×10-4Paまで減圧し、その後700℃まで昇温して24時間放置し、その後室温まで冷却した。この熱処理により、合金中のPd及びAuの偏析を解消した。次に、ロール径100mmの2段圧延機を用いて板材を厚さ100μmになるまで冷間圧延し、さらにロール径20mmの2段圧延機を用いて板材を厚さ20μmになるまで冷間圧延した。その後、ガラス管の中に圧延した板材を入れ、ガラス管の両端を封止した。ガラス管内部を室温で5×10-4Paまで減圧し、その後500℃まで昇温して1時間放置し、その後室温まで冷却した。この熱処理により、圧延によって生じたPd-Au合金内部のひずみを除去し、厚さ20μm、Au含有量30mol%のPd-Au合金層を作製した。
〔圧延法によるPd-Ag合金層(Ag含有量30mol%)の作製〕
インゴット中のAg含有量が30mol%となるようにPd及びAg原料をそれぞれ使用した以外は実施例1と同様の方法で厚さ20μm、Ag含有量30mol%のPd-Ag合金層を作製した。
製造例1で作製したPd-Au合金層の片面にコート層原料組成物(ハーベス社製、デュラサーフDS-3302TH)をディップコート法で塗布し、乾燥させてコート層を形成して水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、デュラサーフDS-3308TH(ハーベス社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、デュラサーフDS-3308TH(ハーベス社製)とデュラサーフDS-3320C(ハーベス社製)を同量混合し、固形分濃度を14wt%としたコート層原料組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、デュラサーフDS-3320C(ハーベス社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、デュラサーフDS-3330C(ハーベス社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例5と同様にしてコート層原料組成物を塗布し、乾燥した後、さらにデュラサーフDS-3330C(ハーベス社製)を塗布し、乾燥した以外は実施例5と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、デュラサーフDS-5480H(ハーベス社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、エレップコートLSS-520MH(日東シンコー社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
製造例1で作製したPd-Au合金層を水素排出膜とした。
実施例1において、デュラサーフDS-3302THの代わりに、G-90(日研社製)を用いた以外は実施例1と同様の方法で水素排出膜を作製した。
製造例2で作製したPd-Ag合金層を水素排出膜とした。
(接触角の測定)
水素排出膜の水素導入側面の水との接触角は、JIS R3257(基板ガラス表面のぬれ性試験方法)に準拠して測定し、接触角測定装置(英弘精機社製、OCAシリーズ)を用いて静的接触角を測定した。具体的には、25℃の雰囲気下で、2cm角の試料に純水を8μL滴下し、液面と試料表面のなす角θ(下記図面を参照)をマイクロスコープで測定した。左右二つのθの平均値を接触角とした。
作製した水素排出膜をスウェージロック社製のVCRコネクターに取り付け、片側にSUSチューブを取り付け、密封された空間(63.5ml)を作製した。チューブ内を真空ポンプで減圧後、水素ガスの圧力が0.15MPaになるように調整し、105℃の環境下での圧力変化をモニターした。圧力変化により水素排出膜を透過した水素モル数(体積)がわかるため、これを1日当たりの透過量に換算して水素透過量を算出した。例えば、2時間で圧力が0.15MPaから0.05MPaに変化した場合(変化量0.10MPa)、水素排出膜を透過した水素体積は63.5mlになる。よって、1日当たりの水素透過量は63.5×24/2=762ml/dayとなる。水素排出膜の水素透過量は、10ml/day以上であることが好ましく、より好ましくは40ml/day以上であり、さらに好ましくは70ml/day以上であり、特に好ましくは100ml/day以上である。また、水素透過量の上限値は1000ml/day程度である。
密閉されたSUS缶内にモデル電解液として、アジピン酸二アンモニウム(和光純薬工業株式会社製)2g及びエチレングリコール18gを入れた。コート層側表面のみを汚染物質で曝露させるために、作製した水素排出膜(15mm×15mm)の合金層側表面をアルミ箔でマスクし、SUS缶の蓋から吊り下げた。その後、SUS缶を105℃に加熱して96時間放置し、前記2種の化合物から発生したガスで水素排出膜のコート層側表面を曝露処理した。その後、合金層側表面からアルミ箔を取り外し、水素排出膜の水素透過量を上記と同様の方法で測定した。曝露処理前後の水素透過量の保持率は40%以上であることが必要であり、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上であり、特に好ましくは80%以上である。
2:金属層
3:接着剤
4:支持体
5:コート層
6:水素導入側面
7:水素排出側面
8:治具
Claims (10)
- 金属層を有する水素排出膜において、
前記金属層は、Auを含むPd合金を含む合金層であり、
前記水素排出膜は、前記金属層とコート層とが直接又は他の層を介して積層されたものであり、
前記コート層は、無孔質層であり、
前記コート層は、水との接触角が85°以上である表面を有することを特徴とする水素排出膜。 - 前記コート層の前記表面は、水素導入側面である請求項1記載の水素排出膜。
- 前記コート層は、フッ素系化合物、ゴム系ポリマー、及びシリコーン系ポリマーからなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含む請求項1又は2記載の水素排出膜。
- 前記コート層は、厚さが0.1~80μmである請求項1~3のいずれかに記載の水素排出膜。
- 前記金属層の片面又は両面に支持体を有する請求項1~4のいずれかに記載の水素排出膜。
- 請求項1~5のいずれかに記載の水素排出膜を備えた電気化学素子用安全弁。
- 請求項6記載の電気化学素子用安全弁を備えた電気化学素子。
- 前記電気化学素子が、アルミ電解コンデンサ又はリチウムイオン電池である請求項7記載の電気化学素子。
- 請求項1~5のいずれかに記載の水素排出膜、又は請求項6記載の電気化学素子用安全弁を用いた水素排出方法。
- 150℃以下の環境下で水素を排出させる請求項9記載の水素排出方法。
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