JPH1028850A

JPH1028850A - 水素分離構造体

Info

Publication number: JPH1028850A
Application number: JP20323896A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nonobe; 康宏野々部; Masahiro Kotaki; 正宏小滝
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JP3621785B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水素分離構造体１０は、広い温度範囲で使用
される環境においても、基材１２とＰｄなどからなる第
２層１６とが剥離することなく、耐久性を改善する。【解決手段】水素分離構造体１０は、多孔質セラミッ
クスからなる基材１２と、基材１２上に形成された第１
層１４と、第１層１４上に形成されかつＰｄまたはＰｄ
を含む合金からなる第２層１６と、を積層して構成され
ている。第１層１４は、基材１２と第２層２６との間の
熱膨脹係数の材料で形成されており、高温雰囲気下にお
いて、基材１２と第２層２６との熱膨張差を緩和して、
その剥離を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質体上に、水
素を分離するＰｄまたはＰｄ合金からなる膜を有する水
素分離構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の水素分離構造体は、水素
を選択的に透過させるＰｄの性質を利用するものであ
り、例えば、特公平５−５３５２７号公報の技術が知ら
れている。すなわち、図７に示すように、水素分離構造
体１００は、多孔質セラミックスからなる基材１０２
と、Ｐｄを無電解メッキにより上記基材１０２に形成し
た無電解メッキ層１０４と、この無電解メッキ層１０４
上にＰｄを電解メッキにより形成した電解メッキ層１０
６とを備えている。

【０００３】この水素分離構造体１００の電解メッキ層
１０６に、水素を含有する混合ガスを晒すと、Ｐｄから
なる電解メッキ層１０６は、水素を選択的に透過させ
る。そして、透過した水素は、多孔質の無電解メッキ層
１０４及び基材１０２を通過する。これにより、混合ガ
スから純粋な水素ガスを得ることができる。

【０００４】このような水素を透過させるメカニズムを
さらに詳細に説明する。混合ガスの圧力を電解メッキ層
１０６の面に加えて、その表面に水素分子が吸着する
と、水素分子は原子状となりさらにプロトンと電子に電
離して、電解メッキ層１０６内を拡散し、電解メッキ層
１０６の反対側の膜表面で再結合し、水素分子として離
脱する。そして、水素ガスは、無電解メッキ層１０４、
基材１０２に形成された孔を通過して、基材１０２の裏
面側から流出する。

【０００５】ここで、混合ガスから水素ガスを分離する
速度は、電解メッキ層１０６の膜厚に比例する。すなわ
ち、水素の分離過程において、Ｐｄ膜の吸着等の表面反
応と比較して、Ｐｄ膜内を水素が透過する速度が遅く、
これが律速段階になる。ここで、水素の透過量Ｑは、次
式（１）に示される。この式から分かるように、透過量
Ｑは膜厚ｔに反比例するから、Ｐｄ膜の膜厚ｔが薄くな
れば水素の透過量Ｑを大きくすることができる。Ｑ＝Ａ・ｔ^-1・△Ｐ^1/2・ｅｘｐ（−Ｂ／ＲＴ） … （１）ここで、Ａ，Ｂは定数、△ＰはＰｄ膜をはさむ混合ガス
と基材１０２内の圧力差であり、Ｔは絶対温度、Ｒがガ
ス定数である。

【０００６】このように、電解メッキ層１０６の膜厚を
薄くすることは、水素ガスの時間当たりの透過量Ｑを大
きくするのに有効であるだけでなく、高価なＰｄの材料
量を減らすことから好ましい。しかし、Ｐｄの膜厚を薄
くし過ぎると、Ｐｄの膜自身で形状を維持できない。こ
のため、上記従来の技術では、Ｐｄからなる電解メッキ
層１０６を多孔質セラミックスなどからなる上記基材１
０２で支持して、機械的強度を高めている。

【０００７】なお、電解メッキ層１０６を薄くすると、
多孔質の基材１０２の孔を完全に埋めることができな
い。このため、従来の技術では、無電解メッキ層１０４
により、多孔質の基材１０２の孔径を小さくして、小さ
くした孔を薄い電解メッキ層１０６で埋めることによ
り、緻密な電解メッキ層１０６を形成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、水素
分離構造体を備えた装置を、自動車などに搭載すること
が検討されているが、自動車に搭載した場合には、低温
から高温までの広い温度範囲に耐える必要がある。とこ
ろが、上述した雰囲気下に、水素分離構造体１００を設
置すると、無電解メッキ層１０４及び電解メッキ層１０
６に亀裂が発生したり、基材１０２から剥離したりする
という問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、低温から高温までの広い温度範囲で変動
する雰囲気下に設置されても、ＰｄまたはＰｄ合金から
なる膜に亀裂が生じたり、Ｐｄ膜が基材から剥離したり
することなく、しかもコストダウンを実現できる水素分
離構造体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するためになされた第１の発明は、水素ガ
ス及び他の元素のガスを含む混合ガスから、水素ガスを
選択的に透過させる水素分離構造体において、多孔質セ
ラミックスまたは多孔質ガラスからなる基材と、基材上
に積層された第１層と、第１層上に積層され、Ｐｄまた
はＰｄ合金からなる第２層と、を備え、上記第１層は、
基材の表面の孔の一部を埋めるように形成され、その材
料がＰｄを含まない金属、その金属の粉末に無機材料を
混合した材料、またはＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃またはＺ
ｒＯ₂を含む無機材料のいずれかであり、かつその熱膨
張係数が上記基材と第２層との間の値の材料で形成さ
れ、上記第２層は、第１層の表面の孔を埋めるように形
成されたこと、を特徴とする。

【００１１】第１の発明における水素分離構造体は、水
素を含んだ混合ガスの圧力を加えると、ＰｄまたはＰｄ
合金からなる第２層は、水素を選択的に透過させる。こ
こで、基材および第１層は、多孔質の材料で形成されて
いるから、第２層を透過した水素を通すのに妨げとなら
ない。このように、水素分離構造体は、混合ガスから水
素を分離する。

【００１２】また、第２層を支持する基材は、機械的強
度を高くすることが容易な多孔質セラミックスまたは多
孔質ガラスで形成されており、第２層自身の機械的強度
で、該第２層の形状を保つ必要がなく、その第２層の厚
さを薄くすることができる。これにより、第２層を形成
する高価なＰｄの材料量を減らせると共に、水素ガスの
分離速度を早めることができる。

【００１３】また、第１の発明の水素分離構造体では、
低温と高温との間で変動する雰囲気下にも使用できるよ
うに以下の構成が採られている。すなわち、基材と第２
層との間には、第１層が形成されている。第１層は、そ
の熱膨張係数が基材と第２層との中間の値となってい
る。この第１層は、水素分離構造体を、温度変動の激し
い雰囲気下に晒したときに、基材と、第２層との間に加
わる応力を緩和し、基材から第２層が剥離するのを防止
する。

【００１４】このような、熱膨張係数が基材と第２層と
の中間の値である材料としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｍ
ｏから選ばれた１種または２種以上の金属またはこれら
の合金により形成することができる。また、第１層は、
Ｔｉなどの金属またはこれらの合金に、酸化物などの無
機材料を混合したものであってもよい。

【００１５】第２の発明は、第１層と第２層との間に、
第３層を介在させたものである。第３層は、水素分離構
造体が高温の雰囲気に晒されたときに、第１層の金属が
熱拡散して、第２層内に侵入するのを防止するものであ
る。すなわち、第３層は、第１層を形成するＴｉなどが
第１層内に拡散して結晶構造を乱すことを妨げて、第２
層による水素ガスを選択的に透過させる作用が低下する
のを防止する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施の
形態について説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施の形態に係る水素分
離構造体１０を示す断面図である。図１において、水素
分離構造体１０は、基材１２と、第１層１４と、第２層
１６とを備え、これらを積層することにより形成されて
いる。基材１２は、セラミックス粉末などを焼成した多
孔体である。第１層１４は、Ｔｉなどからなる膜であ
り、基材１２の孔を完全に埋めない多孔体として形成さ
れている。すなわち、基材１２及び第１層１４は、水素
ガスを通過させるための大きな圧力を生じないために多
孔体となっている。第２層１６は、ＰｄまたはＰｄ合金
からなる緻密な層であり、水素を選択的に透過させる性
質を有するものである。

【００１８】以下、水素分離構造体１０を構成する各部
材について詳細に説明する。

【００１９】（１）基材１２基材１２は、水素分離構造体１０の機械的強度を高める
ための部材であり、このような性質を満たす材料とし
て、多孔質ガラス、多孔質セラミックスを用いることが
できる。基材１２の厚さは、下記の条件を満たし、使用
条件に耐え得る機械的強度を有するものであればよい。

【００２０】基材１２に多孔質材料を用いたのは、水素
ガスの透過に障害とならないことなどを考慮して定めた
ものであり、その目的を達成するために、平均粒径で５
０Å〜０．２μｍであることが好ましい。これは、５０
Åμｍ以下であると、水素ガスが透過する際の障害とな
り、所望の透過量が得られなくなるためであり、一方、
０．２μｍを越えると、後述する第２層１６の膜厚を薄
くできないからである。

【００２１】（２）第１層１４第１層１４は、以下の〜の条件を考慮して、Ｔｉ，
Ｃｒ，Ｉｒ，Ｍｏの金属またはその合金、これらの合金
粉末に無機材料を混合した材料、またはＳｉＯ2、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂等の酸化物から形成されている。上記基材１２の材料と、ＰｄまたはＰｄ合金との間
の熱膨張係数を有すること。以下にそれらの熱膨張係数
を記載する。１０^-6／℃ 多孔質セラミックス：５〜８多孔質ガラス：０．８〜４．５Ｔｉ：４．５〜１１．１Ｃｒ：２．３〜１１．８Ｉｒ：４．４〜８．１Ｍｏ：２．７〜５．３ＰｄまたはＰｄ合金：１１．０〜１２．５水素脆性を生じない性質を有する材料であること。
これは、水素脆性による基材１２と第２層１６との剥離
を防止するためである。基材１２及び第２層１６を形成するＰｄまたはＰｄ
合金と密着性のよい材料であること。

【００２２】第１層１４は、第２層１６を透過した水素
ガスを、その圧力損失を大きくしないように基材１２上
に多孔体となるように形成することが必要である。この
ような第１層１４を形成する方法としては、各種の方法
を採ることができるが、例えば、電解メッキ、無電解メ
ッキなどのＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング等の
ＰＶＤ法を適用することができる。また、第１層１４の
厚さは、０．０１〜５μｍであることが好ましい。これ
は、０．０１μｍ以下であると、上述した剥離を防止す
る効果が得られないためであり、５μｍ以上であると、
多孔質の基材１２の孔を封止して水素ガスの通過に支障
となるためである。

【００２３】（３）第２層１６第２層１６は、Ｐｄが１００重量％、またはＰｄが１０
重量％以上含有する合金から形成され、水素分離膜とし
て使用に耐え得る緻密な膜である。Ｐｄ合金としては、
水素を選択的に透過させる性質を得る条件を満たしたう
えで、他の使用条件を考慮して、Ｒｕ，Ｉｒ等のＶＩＩ
族元素、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等のＩｂ族元素を含有したも
のを適用できる。第２層１６を形成する方法としては、
第１層１４と同様に、各種の方法を採ることができる
が、つまり、電解メッキ、無電解メッキなどのＣＶＤ
法、真空蒸着法、スパッタリング等のＰＶＤ法を適用す
ることができる。

【００２４】第２層１６の厚さは、０．５〜２０μｍで
あることが好ましい。これは、０．５μｍ以下である
と、第１層１４の孔を封止することができず、水素を選
択的に透過させる作用が得られないためであり、また、
２０μｍ以上であると、第２層１６を薄くできるという
本発明の作用・効果を得られないためである。

【００２５】次に、上記水素分離構造体１０による水素
分離作用について説明する。水素分離構造体１０を混合
ガスに晒して、第２層１６側に混合ガスを加圧すると、
基材１２の反対側の面との間に差圧を生じる。そして、
第２層１６に吸着された水素は、第２層１６内を透過
し、さらに多孔質の第１層１４、基材１２を通過して流
出する。これにより、混合ガスから純粋な水素ガスを得
ることができる。なお、第２層１６側に混合ガスを加圧
した場合を説明したが、基材１２側に混合ガスを加圧し
ても同様な作用が得られる。

【００２６】上記水素分離構造体１０によれば、第２層
１６を支持する基材１２は、機械的強度を高くすること
が容易な多孔質セラミックスまたは多孔質ガラスで形成
されており、第２層１６自身の機械的強度を高める必要
がない。よって、第２層１６を薄くでき、水素ガスの透
過量を増加させることができ、また、高価なＰｄの材料
量を減らし、コストダウンを実現できる。

【００２７】また、第１層１４は、基材１２上に積層さ
れたときに、多孔体からなる基材１２の孔を小さくする
から、薄い第２層１６を積層しても、第２層１６は第１
層１４の孔を埋める。すなわち、第２層１６は、薄い膜
であっても、水素分離作用に支障となるような漏れを生
じることのない緻密な膜を形成することができる。

【００２８】さらに、第１層１４は、基材１２と第２層
１６との間の熱膨脹係数の値の材料で形成されているか
ら、低温と高温との熱サイクルの変動が激しい雰囲気下
に使用されても、これらの熱膨脹差に伴って発生する基
材１２と第２層１６との間に加わる応力を緩和する。こ
れにより、第１層１４は、エンジンルーム等の熱サイク
ルの過酷な雰囲気に晒されても、第２層１６に亀裂や剥
離が生じることを防止し、水素分離構造体１０の耐久性
及び信頼性を向上させることができる。

【００２９】次に、他の実施の形態にかかる水素分離構
造体について説明する。図２は水素分離構造体１０Ｂを
示す断面図である。水素分離構造体１０Ｂは、第１層１
４と第２層１６との間に第３層１８が介在している構成
のほかは、図１の水素分離構造体１０と同じ構成であ
る。

【００３０】第３層１８は、高温雰囲気下において、第
１層１４の金属が熱拡散により第２層１６内に侵入し
て、第２層１６の劣化を防止するためのものである。第
３層１８は、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂、等の酸化物
を用いて、水素の透過に支障のない多孔質の膜により実
現できる。なお、第３層１８の製造方法として、第１層
１４、第２層１６と同様な方法を用いることができる。

【００３１】

【実施例】次に、上記実施の形態に係る水素分離構造体
を管状に形成した実施例について説明する。図３は水素
分離構造体２０の一部を模式的に示す説明図である。図
３において、水素分離構造体２０は、基材２２と、この
基材２２上に積層された第１層２４と、第１層２４上に
積層された第２層２６とを備えている。

【００３２】上記基材２２は、外径１０φｍｍ×長さ１
７０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの管体であり、多孔質ガラ
ス、または多孔質セラミックスの多孔質体から形成され
ている。多孔質体材料としては、多孔質ガラス（例え
ば、伊勢化学工業株式会社製）、多孔質セラミックス
（商品名：セラミックフィルタ、東芝セラミックス株式
会社製）を用いることができる。基材２２の多孔質の平
均粒径は、０．００５〜０．２μｍである。また、上記
第１層２４はＴｉを厚さ２μｍに蒸着し、第２層２６は
Ｐｄを厚さ１．５〜２μｍに蒸着することにより形成さ
れている。

【００３３】次に、水素分離構造体２０の製造方法につ
いて説明する。まず、上述した管状の基材２２を準備
し、この基材２２をアセトン等の有機溶剤及び流水で洗
浄することにより、基材２２の表面等に付着している有
機物及び無機物等を除去した。続いて、洗浄後の基材２
２を真空蒸着装置の槽内にセットし、２５０℃の雰囲気
下において基材２２の表面に付着している水分を蒸発さ
せ、後の工程の第１層２４との密着性を高める処理を施
した。

【００３４】続いて、真空蒸着装置の槽内の雰囲気を１
×１０^-6Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^-4Ｐａ）以下にし、
基材２２上に第１層２４を形成した。第１層２４は、Ｔ
ｉのガス圧を２〜４×１０^-6Ｔｏｒｒ（２．６６〜５．
３２×１０^-1Ｐａ）に設定し、２μｍの厚さに形成し
た。

【００３５】続いて、第１層２４上に第２層２６を形成
した。第２層２６は、真空蒸着装置の槽内を再度、１×
１０^-6Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^-4Ｐａ）の雰囲気に
し、Ｐｄのガス圧を２〜４×１０^-6Ｐａに設定し、１．
５〜２μｍの厚さに形成した。

【００３６】この水素分離構造体２０を用いて水素ガス
を分離する実験は、図４に示す透過／分離試験装置３０
を用いて行なった。図４は透過／分離試験装置３０を示
す構成図である。透過／分離試験装置３０は、上記水素
分離構造体２０を収納したガス分離管３２と、このガス
分離管３２に水素と窒素との混合ガスを供給するガス供
給装置３４とを備えている。

【００３７】図５はガス分離管３２を拡大して示す断面
図である。図５において、ガス分離管３２は、水素分離
構造体２０を収納するための収納室３５を有するケース
本体３６と、ケース本体３６の上下の開口をＯリングを
介して封止する上蓋３７及び下蓋３８と、水素分離構造
体２０を加熱するヒータ３９（図４参照）とを備えてい
る。

【００３８】上記ケース本体３６の内壁と水素分離構造
体２０との間には、外側スペース４０が形成され、この
外側スペース４０にガス供給装置３４の管路５３ｂ，５
３ｇを介して混合ガスが供給・排出され、また、水素分
離構造体２０の内側には、内側スペース４１が形成さ
れ、この内側スペース４１から管路５３ｆを介して混合
ガスから分離された水素ガスが送り出される。

【００３９】図４に戻り、ガス供給装置３４は、ガス分
離管３２に混合ガスを供給する供給系５０と、水素分離
構造体２０により分離された水素ガスと他のガスとを排
出する排出系６０と、を備えている。供給系５０は、水
素供給源５１と窒素供給源５２とを備えており、管路５
３ａ〜管路５３ｄを介してガス分離管３２の外側スペー
ス４０に接続されている。また、管路５３ｃには、管路
５３ｅを介してガス分離管３２の内側スペース４１に接
続されている。

【００４０】また、排出系６０には、ガス分離管３２の
内側スペース４１に管路５３ｆが接続され、この管路５
３ｆから水素ガスが排出され、さらに、外側スペース４
０に管路５３ｇが接続され、この管路５３ｇから窒素ガ
スが排出される。なお、ガス供給装置３４は、流量バル
ブ５４，５５を備えるとともに、供給系５０に減圧バル
ブ５６，５７、チェックバルブ５８及び開閉バルブ５９
ａ，５９ｂ，５９ｃが設けられ、排出系６０にニードル
バルブ６１が設けられている。

【００４１】次に、上記水素分離構造体２０により、混
合ガスから水素ガスを分離する実験について説明する。
水素供給源５１及び窒素供給源５２から供給される水素
ガス及び窒素ガスの圧力を減圧バルブ５６，５７で調節
すると共に、開閉バルブ５９ａ，５９ｂを開くと、水素
ガスと窒素ガスは混合ガスとなって、管路５３ａ〜５３
ｄを介して水素分離構造体２０の外側スペース４０に供
給される。このとき、水素ガス及び窒素ガスの流量は、
流量バルブ５４，５５によりそれぞれ一定値に調節され
る。次に、ニードルバルブ６１を徐々に閉めて、外側ス
ペース４０に加わるガス圧を増加させて、外側スペース
４０と内側スペース４１との差圧を２ｋｇ／ｃｍ²に設
定して、水素分離構造体２０により水素ガスの透過を促
進させた。この状態にて、水素分離構造体２０を透過し
て管路５３ｆから流出するガスを分析した。なお、水素
分離構造体２０は、自動車に搭載した使用環境での特性
を調べるために、ヒータ３９により５００℃に加熱し
た。

【００４２】管路５３ｆから流出したガスの成分は、ガ
スクロマトグラフィにより分析した。その結果、水素以
外のガスは検出されなかった。このことから、水素分離
構造体２０は、ピンホールのない均一の膜が形成され、
窒素ガスがピンホールから流出しないことが確認され
た。

【００４３】また、上記水素分離構造体２０について、
耐熱性試験、水素透過量の測定試験を行なった。耐熱性試験水素分離構造体２０を２５℃〜５００℃との間の温度雰
囲気に晒す熱サイクル試験を行なった。その結果、水素
分離構造体２０には、亀裂、剥離などの不具合は発生し
なかった。

【００４４】水素透過量の測定試験次に、Ｐｄの厚さと水素ガスの透過量との関係を、複数
のガス温度にて調べた。図６は混合ガスの温度と水素透
過量との関係を示すグラフである。図６において、試料
１がＰｄの厚さを１．５〜２μｍに形成した実施例であ
り、試料２がＰｄの厚さを１０μｍに形成した比較例で
ある。その結果、本実施例の試料１は、混合ガスの３０
０〜５００℃の温度範囲にわたって水素透過量が大きい
ことが分かった。

【００４５】次に、第１層２４と第２層２６との間に、
図２で示した酸化物膜を介在させた実施例について説明
する。本実施例にかかる第１層及び第２層は、図３など
で説明した水素分離構造体２０と同じ構成及びその方法
により作製されているが、第３層を加えた点が異なる。
すなわち、第３層は、上述した第１層２４を形成した後
に、真空蒸着装置の槽内を１×１０^-6Ｔｏｒｒの雰囲気
にし、ＳｉＯ₂を１×１０^-4Ｔｏｒｒ（１．３３×１０
^-2Ｐａ）の雰囲気にし、０．００５〜０．０５μｍの厚
さに形成した。

【００４６】上記工程により作製した試料を不活性ガス
雰囲気下で５００〜７００℃に晒して、第１層を形成す
るＴｉが、第２層内に拡散されているかについて、Ｘ線
マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析した。その結
果、Ｔｉは第２層に拡散しておらず、高温雰囲気下で
も、安定した水素分離構造体が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる水素分離構造体
１０を説明する説明図。

【図２】他の実施の形態にかかる水素分離構造体１０Ｂ
を説明する説明図。

【図３】実施例にかかる水素分離構造体２０を示す断面
図。

【図４】透過／分離試験装置３０を示す構成図。

【図５】水素分離構造体１０を収納したガス分離管３２
を示す断面図。

【図６】ガス温度と水素透過量との関係を示すグラフ。

【図７】従来の水素分離構造体を説明する説明図。

【符号の説明】

１０…水素分離構造体１０Ｂ…水素分離構造体１２…基材１４…第１層１６…第２層１８…第３層２０…水素分離構造体２２…基材２４…第１層２６…第２層３０…透過／分離試験装置３２…ガス分離管３４…ガス供給装置３５…収納室３６…ケース本体３７…上蓋３８…下蓋３９…ヒータ４０…外側スペース４１…内側スペース５０…供給系５１…水素供給源５２…窒素供給源５３ａ〜５３ｇ…管路５４，５５…流量バルブ５６，５７…減圧バルブ５８…チェックバルブ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ…開閉バルブ６０…排出系６１…ニードルバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野々部康宏愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小滝正宏愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１番地豊田合成株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素ガス及び他の元素のガスを含む混合
ガスから、水素ガスを選択的に透過させる水素分離構造
体において、多孔質セラミックスまたは多孔質ガラスからなる基材
と、基材上に積層された第１層と、第１層上に積層され、ＰｄまたはＰｄ合金からなる第２
層と、を備え、上記第１層は、基材の表面の孔の一部を埋めるように形
成され、その材料がＰｄを含まない金属、その金属の粉
末に無機材料を混合した材料、またはＳｉＯ₂またはＡ
ｌ₂Ｏ₃またはＺｒＯ₂を含む無機材料のいずれかであ
り、かつその熱膨張係数が上記基材と第２層との間の値
の材料で形成され、上記第２層は、第１層の表面の孔を埋めるように形成さ
れたこと、を特徴とする水素分離構造体。
【請求項２】請求項１において、さらに、上記第１層と第２層との間に介在し、第１層の
金属が第２層に熱拡散により侵入するのを防止する第３
層を備えた水素分離構造体。
【請求項３】請求項１または請求項２において、上記第１層は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｍｏから選択された
１種または２種以上の金属、またはそれらの合金あるい
は、該選択された金属または合金の粉末に無機材料を混
合して調製した材料から形成されている水素分離構造
体。