JPH10297906A - 水素分離膜及びその製作方法 - Google Patents
水素分離膜及びその製作方法Info
- Publication number
- JPH10297906A JPH10297906A JP10567897A JP10567897A JPH10297906A JP H10297906 A JPH10297906 A JP H10297906A JP 10567897 A JP10567897 A JP 10567897A JP 10567897 A JP10567897 A JP 10567897A JP H10297906 A JPH10297906 A JP H10297906A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- hydrogen
- thickness
- film
- separation membrane
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 89
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims abstract 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 64
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- -1 recombined Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素透過性合金膜の水素透過性能，耐水素脆
化性および耐高温性の改善を図る。 【解決手段】 金属不織布等の金属多孔質支持体１の表
面に、真空蒸着法により柱状構造膜２を４０〜３００μ
ｍコーティングし、更にＰｄ等の水素のみを選択的に透
過する膜３を１〜２０μｍコーティングした。
化性および耐高温性の改善を図る。 【解決手段】 金属不織布等の金属多孔質支持体１の表
面に、真空蒸着法により柱状構造膜２を４０〜３００μ
ｍコーティングし、更にＰｄ等の水素のみを選択的に透
過する膜３を１〜２０μｍコーティングした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素分離膜及びその製
作方法に関し、詳しくは、高純度水素ガスの製造装置や
精製装置に適用される水素分離膜及びその製作方法に関
する。
作方法に関し、詳しくは、高純度水素ガスの製造装置や
精製装置に適用される水素分離膜及びその製作方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】水素混合ガスからの高純度の水素ガスを
分離し回収する手段として、水素を選択的に透過する金
属膜を使う方法が既に実用化されている。この方法は、
例えばパラジウム（Ｐｄ）系金属膜が極めて高い水素選
択透過性を示すことを利用したもので、現在、半導体製
造様水素の分離・精製などに実用されている。Ｐｄ及び
その合金膜が示す水素選択透過現象は、水素混合ガス中
の水素分子がＰｄ膜に吸着されて原子状態になり、更に
イオン化して膜の反対側に拡散して再結合し、再び水素
ガスになるために起こるとされている。工業的には、膜
の混合ガスに接触する面の圧力を該膜の反対側面の圧力
よりやや高くして、水素透過の推進力を付加し、膜を透
過して出て来る水素を集めて回収することにより、水素
混合ガスから高純度の水素を回収したり、或は精製する
プロセスとして使用することができる。水素透過膜とし
てのＰｄ膜は、 Ｐｄが高価な金属であるため製品コストをできるだ
け低減させること、 水素透過性能を現状以上に改善すること、 使用中の水素透過性の劣化を防止すること、 水素による金属膜材料の脆化を防止すること、 などが達成することにより、用途は増々拡大されると期
待される。
分離し回収する手段として、水素を選択的に透過する金
属膜を使う方法が既に実用化されている。この方法は、
例えばパラジウム（Ｐｄ）系金属膜が極めて高い水素選
択透過性を示すことを利用したもので、現在、半導体製
造様水素の分離・精製などに実用されている。Ｐｄ及び
その合金膜が示す水素選択透過現象は、水素混合ガス中
の水素分子がＰｄ膜に吸着されて原子状態になり、更に
イオン化して膜の反対側に拡散して再結合し、再び水素
ガスになるために起こるとされている。工業的には、膜
の混合ガスに接触する面の圧力を該膜の反対側面の圧力
よりやや高くして、水素透過の推進力を付加し、膜を透
過して出て来る水素を集めて回収することにより、水素
混合ガスから高純度の水素を回収したり、或は精製する
プロセスとして使用することができる。水素透過膜とし
てのＰｄ膜は、 Ｐｄが高価な金属であるため製品コストをできるだ
け低減させること、 水素透過性能を現状以上に改善すること、 使用中の水素透過性の劣化を防止すること、 水素による金属膜材料の脆化を防止すること、 などが達成することにより、用途は増々拡大されると期
待される。
【０００３】従来のＰｄ金属膜の製作方法を概説すると
次のとおりである。 ＰｄやＰｄ−Ａｇ（パラジウム・銀）合金などの素
材金属を焼鈍し、冷間圧延する。なお、Ｐｄは水素濃度
の低いα相と水素濃度の高いβ相の間の相変化を繰返す
ことにより、不可逆的変形（縦横は収縮し、厚みが増
す）を起こすので、水素化物を形成しないＡｇとの合金
とすることが多い。 Ｐｄ膜の支持体になる多孔質体の表面に、メッキあ
るいは蒸着操作でＰｄまたはＰｄ合金の薄膜を形成させ
る（例えば、電気メッキ，無電解メッキ，電子ビーム加
熱による真空蒸着法などを応用する）。金属膜の製作に
は、上記のような手法が基本であり、これに膜の薄層
化，膜の欠陥防止および強度向上などに工夫が織込まれ
てきた。更に、膜性能の改良には、金属膜素材の改良に
も努力努力が払われ、ＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金に各種
の希土類元素（イットリウム，セリウム，ランタニド
等）を配合する方法（特公昭５２−２８７４８）も提案
されている。
次のとおりである。 ＰｄやＰｄ−Ａｇ（パラジウム・銀）合金などの素
材金属を焼鈍し、冷間圧延する。なお、Ｐｄは水素濃度
の低いα相と水素濃度の高いβ相の間の相変化を繰返す
ことにより、不可逆的変形（縦横は収縮し、厚みが増
す）を起こすので、水素化物を形成しないＡｇとの合金
とすることが多い。 Ｐｄ膜の支持体になる多孔質体の表面に、メッキあ
るいは蒸着操作でＰｄまたはＰｄ合金の薄膜を形成させ
る（例えば、電気メッキ，無電解メッキ，電子ビーム加
熱による真空蒸着法などを応用する）。金属膜の製作に
は、上記のような手法が基本であり、これに膜の薄層
化，膜の欠陥防止および強度向上などに工夫が織込まれ
てきた。更に、膜性能の改良には、金属膜素材の改良に
も努力努力が払われ、ＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金に各種
の希土類元素（イットリウム，セリウム，ランタニド
等）を配合する方法（特公昭５２−２８７４８）も提案
されている。
【０００４】以下に、従来の水素分離膜の構造例を図２
を使って説明する。冷間圧延で製作された金属性の水素
透過性金属箔４を、該水素分離膜の強度を補強するため
に、多数の孔を持つ補強板５の上に置く。補強板５は、
強度を保持するため、複数枚であることが多い。本例で
は、３枚の補強板５を備えている。更に水素透過性膜４
を透過して補強板５を通過してくる水素を集めるため
に、複数の溝を持ったベース板６の上に重ね、しかる
後、各部材４，５及び６の周囲をシール溶接により一体
化して水素分離膜のモジュールとしている。この場合、
補強板５が運転時の圧力差から生じる歪みを支える時、
多孔板の孔径から膜厚が制約を受け、従来１５μｍ以下
のものは実用できなかった。また、多孔質体で支持され
た蒸着膜を製作する場合には、５μｍ程度の平均孔径を
持つ多孔質支持体の上に直接メッキ或は蒸着するのが一
般的であり、その封口のために少なくとも２０μｍ以上
の膜厚を必要としていた。
を使って説明する。冷間圧延で製作された金属性の水素
透過性金属箔４を、該水素分離膜の強度を補強するため
に、多数の孔を持つ補強板５の上に置く。補強板５は、
強度を保持するため、複数枚であることが多い。本例で
は、３枚の補強板５を備えている。更に水素透過性膜４
を透過して補強板５を通過してくる水素を集めるため
に、複数の溝を持ったベース板６の上に重ね、しかる
後、各部材４，５及び６の周囲をシール溶接により一体
化して水素分離膜のモジュールとしている。この場合、
補強板５が運転時の圧力差から生じる歪みを支える時、
多孔板の孔径から膜厚が制約を受け、従来１５μｍ以下
のものは実用できなかった。また、多孔質体で支持され
た蒸着膜を製作する場合には、５μｍ程度の平均孔径を
持つ多孔質支持体の上に直接メッキ或は蒸着するのが一
般的であり、その封口のために少なくとも２０μｍ以上
の膜厚を必要としていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水素透過性
膜の性能を向上させるには、膜そのものの水素透過性
能を向上させるとともに、膜の厚さをできるだけ薄くし
て、水素透過抵抗を小さくすること（ただしこの時膜厚
が小さくなると膜強度が低下する）、水素透過量を増
加させるため、膜の両面にかかる圧力差を上げることが
できる様な機械的強度の大きい膜を実現すること、水
素透過性能を確保するために必要な耐高温性を確保する
こと、膜の金属が水素との接触で治金的変化を受ける
ことなく、膜の使用寿命を長く保てるようにすること、
等が必要となる。本発明は、水素透過性合金膜の水素透
過性能，耐水素脆化性および耐高温性の改善を図ろうと
するものである。
膜の性能を向上させるには、膜そのものの水素透過性
能を向上させるとともに、膜の厚さをできるだけ薄くし
て、水素透過抵抗を小さくすること（ただしこの時膜厚
が小さくなると膜強度が低下する）、水素透過量を増
加させるため、膜の両面にかかる圧力差を上げることが
できる様な機械的強度の大きい膜を実現すること、水
素透過性能を確保するために必要な耐高温性を確保する
こと、膜の金属が水素との接触で治金的変化を受ける
ことなく、膜の使用寿命を長く保てるようにすること、
等が必要となる。本発明は、水素透過性合金膜の水素透
過性能，耐水素脆化性および耐高温性の改善を図ろうと
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】Ｐｄ等の金属から成る水
素透過性膜の膜厚を可能な限り小さくすることが高純度
水素分離膜の性能向上に貢献するので、本発明では、金
属多孔体上に、孔径０．１μｍ以下の細孔を持ち、中間
支持体となる柱状構造体を蒸着成膜して表面状態を整
え、その上にＰｄやＰｄ合金の水素透過性金属膜層を形
成させることにより、水素透過性膜の膜欠陥の発生を抑
えて、最小限の膜厚で実用性のある水素透過性膜の成膜
を可能にした。なお、上記金属多孔体は、水素分離膜と
しての実用的強度を持たせるために置いたものであり、
不織布等でできた強度の大きい多孔質が好ましい。ま
た、柱状構造体（膜）の材質として、Ｃｏ，Ｎｉ等の金
属あるいはＺｒＯ2等のセラミックを用いると、良質の
ものを成膜することができる。さらに、水素透過性膜と
しては、純Ｐｄ，ＰｄとＡｇの合金，ＰｄとＹ等の希土
類元素からなる群から選んだ１種以上の金属からなる合
金を用いると、水素選択透過性の高い良質の膜を得るこ
とができる。なお、Ｐｄを基本組成とし、Ｙ，Ｇｄ，Ｌ
ｕの希土類元素を配合した合金膜において、Ｙ，Ｇｄ，
Ｌｕの含有量をある範囲内に限定することにより、水素
透過性能が高く、耐水素脆化性が小さく、かつ高温強度
が大きい実用性の高い水素分離膜を製作することができ
ることを確認した。
素透過性膜の膜厚を可能な限り小さくすることが高純度
水素分離膜の性能向上に貢献するので、本発明では、金
属多孔体上に、孔径０．１μｍ以下の細孔を持ち、中間
支持体となる柱状構造体を蒸着成膜して表面状態を整
え、その上にＰｄやＰｄ合金の水素透過性金属膜層を形
成させることにより、水素透過性膜の膜欠陥の発生を抑
えて、最小限の膜厚で実用性のある水素透過性膜の成膜
を可能にした。なお、上記金属多孔体は、水素分離膜と
しての実用的強度を持たせるために置いたものであり、
不織布等でできた強度の大きい多孔質が好ましい。ま
た、柱状構造体（膜）の材質として、Ｃｏ，Ｎｉ等の金
属あるいはＺｒＯ2等のセラミックを用いると、良質の
ものを成膜することができる。さらに、水素透過性膜と
しては、純Ｐｄ，ＰｄとＡｇの合金，ＰｄとＹ等の希土
類元素からなる群から選んだ１種以上の金属からなる合
金を用いると、水素選択透過性の高い良質の膜を得るこ
とができる。なお、Ｐｄを基本組成とし、Ｙ，Ｇｄ，Ｌ
ｕの希土類元素を配合した合金膜において、Ｙ，Ｇｄ，
Ｌｕの含有量をある範囲内に限定することにより、水素
透過性能が高く、耐水素脆化性が小さく、かつ高温強度
が大きい実用性の高い水素分離膜を製作することができ
ることを確認した。
【０００７】
【作用】薄い膜厚を持つ水素透過性膜の実用性を保つに
は、膜厚が小さくても膜に欠陥（破れ等）がないこと、
薄い膜厚でも膜の取扱時または使用中に発生する応力に
耐えて破損しなことが必要である。このため、本発明に
基づいて滑らかな欠陥のない強度支持体の表面に水素透
過性膜を成膜することにより、該膜の欠陥発生を防止す
ることができ、しかも、成膜上の問題が少なくなるの
で、膜厚を従来以上に薄くすることができる。また、表
面平滑度の高い柱状構造膜は、金属不織布などの更に強
度の高い多孔体上に蒸着して成膜されるため、総合的な
水素分離膜の強度を非常に大きくすることができる。更
に、柱状構造膜と金属多孔体の通気抵抗は小さいので、
水素分離膜として複合膜体を作っても、発生する水素分
離膜の総合圧損失を小さく保つことができる。
は、膜厚が小さくても膜に欠陥（破れ等）がないこと、
薄い膜厚でも膜の取扱時または使用中に発生する応力に
耐えて破損しなことが必要である。このため、本発明に
基づいて滑らかな欠陥のない強度支持体の表面に水素透
過性膜を成膜することにより、該膜の欠陥発生を防止す
ることができ、しかも、成膜上の問題が少なくなるの
で、膜厚を従来以上に薄くすることができる。また、表
面平滑度の高い柱状構造膜は、金属不織布などの更に強
度の高い多孔体上に蒸着して成膜されるため、総合的な
水素分離膜の強度を非常に大きくすることができる。更
に、柱状構造膜と金属多孔体の通気抵抗は小さいので、
水素分離膜として複合膜体を作っても、発生する水素分
離膜の総合圧損失を小さく保つことができる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づき、具体的に
説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定され
るものではない。 （実施例１）先ず、水素分離膜を構成する金属多孔体１
を選定する試験を行なった。金属多孔体１としては、入
手できるものの中で多孔体の細孔径が最も小さい金属不
織布（孔径５〜１０μｍ）を使用した。その上に形成す
る柱状構造膜２は、電子銃加熱式真空蒸着装置を用いて
成膜した。なお、圧損失が小さい（許容圧損失がＨ2が
２０ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈの速度で膜を透過する時、０．１ａ
ｔｍと考えた）柱状構造膜２を形成するには、真空度が
５×１０-5Ｔｏｒｒ以上，成膜速度が２μｍ／ｍｉｎ〜
１０μｍ／ｍｉｎ，膜厚は３００μｍであるので、成膜
欠陥の発生がほとんどない膜厚４０μｍ以上の条件で成
膜すれば良いことが判った。材料の種については、供試
したＮｉ，Ｃｏ，ＺｒＯ2 ＋８％Ｙ2 Ｏ3 の間では変化
は認められず、導入ガスに用いたＡｒ，Ｏ2 の差も明確
ではなかった。これらの条件範囲内で成膜した柱状構造
膜２は、約０．１μｍの柱状組織となっており、柱状構
造の隙間が通気孔となっている。従って、通気孔となる
細孔径は０．１μｍ以下で直線状のものである。上記金
属不織布の上に、前述の蒸着装置を用いて柱状構造体材
料をＮｉ，導入ガスをＡｒ，真空度を５×１０-4Ｔｏｒ
ｒ，成膜速度を１０μｍ／ｍｉｎとして、膜厚４０μｍ
の柱状構造膜を作り、その上にＰｄを５μｍの厚さに真
空蒸着した。このようにして作った水素分離膜の性能を
測定した結果、透過性が５００°Ｃ，２ｋｇｆ／ｃｍ2
の運転条件で、水素透過性能４５．６ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈを
示し、実用性の高い水素分離膜であることを確認した。
説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定され
るものではない。 （実施例１）先ず、水素分離膜を構成する金属多孔体１
を選定する試験を行なった。金属多孔体１としては、入
手できるものの中で多孔体の細孔径が最も小さい金属不
織布（孔径５〜１０μｍ）を使用した。その上に形成す
る柱状構造膜２は、電子銃加熱式真空蒸着装置を用いて
成膜した。なお、圧損失が小さい（許容圧損失がＨ2が
２０ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈの速度で膜を透過する時、０．１ａ
ｔｍと考えた）柱状構造膜２を形成するには、真空度が
５×１０-5Ｔｏｒｒ以上，成膜速度が２μｍ／ｍｉｎ〜
１０μｍ／ｍｉｎ，膜厚は３００μｍであるので、成膜
欠陥の発生がほとんどない膜厚４０μｍ以上の条件で成
膜すれば良いことが判った。材料の種については、供試
したＮｉ，Ｃｏ，ＺｒＯ2 ＋８％Ｙ2 Ｏ3 の間では変化
は認められず、導入ガスに用いたＡｒ，Ｏ2 の差も明確
ではなかった。これらの条件範囲内で成膜した柱状構造
膜２は、約０．１μｍの柱状組織となっており、柱状構
造の隙間が通気孔となっている。従って、通気孔となる
細孔径は０．１μｍ以下で直線状のものである。上記金
属不織布の上に、前述の蒸着装置を用いて柱状構造体材
料をＮｉ，導入ガスをＡｒ，真空度を５×１０-4Ｔｏｒ
ｒ，成膜速度を１０μｍ／ｍｉｎとして、膜厚４０μｍ
の柱状構造膜を作り、その上にＰｄを５μｍの厚さに真
空蒸着した。このようにして作った水素分離膜の性能を
測定した結果、透過性が５００°Ｃ，２ｋｇｆ／ｃｍ2
の運転条件で、水素透過性能４５．６ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈを
示し、実用性の高い水素分離膜であることを確認した。
【０００９】（実施例２）柱状構造体材料をＮｉ，導入
ガスをＡｒ，真空度を５×１０-3Ｔｏｒｒ，成膜速度を
１０μｍ／ｍｉｎとして、実施例１と同様の装置を用い
て、金属不織布の上に２００μｍ厚の柱状構造体２を成
膜した。更にその上に、Ｐｄを５μｍ厚さに真空蒸着し
水素分離膜を試作した。試作品の水素透過性能は、実施
例１と同一の試験法により測定した結果、水素透過性能
４０．５ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈであり、実用膜として十分な性
能を示した。 （実施例３）実施例２と同様な試験を行なった。但し、
水素透過性膜の材質はＰｄ−２３％Ａｇ合金，膜厚は１
μｍとした。水素分離膜の性能は、前記実施例と同じ測
定法を用いて行なった結果、水素透過量は１１８ｍ3 Ｎ
／ｍ2 ｈとなり、高性能な水素分離膜であることが判っ
た。
ガスをＡｒ，真空度を５×１０-3Ｔｏｒｒ，成膜速度を
１０μｍ／ｍｉｎとして、実施例１と同様の装置を用い
て、金属不織布の上に２００μｍ厚の柱状構造体２を成
膜した。更にその上に、Ｐｄを５μｍ厚さに真空蒸着し
水素分離膜を試作した。試作品の水素透過性能は、実施
例１と同一の試験法により測定した結果、水素透過性能
４０．５ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈであり、実用膜として十分な性
能を示した。 （実施例３）実施例２と同様な試験を行なった。但し、
水素透過性膜の材質はＰｄ−２３％Ａｇ合金，膜厚は１
μｍとした。水素分離膜の性能は、前記実施例と同じ測
定法を用いて行なった結果、水素透過量は１１８ｍ3 Ｎ
／ｍ2 ｈとなり、高性能な水素分離膜であることが判っ
た。
【００１０】（実施例４）実施例２と同様な試験を引続
き行なった。但し、水素透過性膜の材料はＰｄ−８％
Ｙ，膜厚は１μｍとしている。水素分離膜の性能は、前
記実施例と同じ測定法を用いて行なった結果、水素透過
性は１４４ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈを示して、高性能な水素分離
膜が得られた。 （実施例５）実施例２と同じ柱状構造体を下地にして、
メッキ法で水素透過性膜を成膜した。本実施例では、Ｐ
ｄを溶かしたアンモニア性メッキ液を用い、電気メッキ
法を適用して、メッキ厚さは２μｍにコントロールし
た。水素分離膜の性能は、前例と同じ測定法で性能を評
価したが、その水素透過性能は８０．３ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈ
で、極めて高い性能を示した。 （実施例６）水素透過性膜の材質をＰｄ＋２３％Ａｇと
して、膜厚を１μｍとした以外は、実施例５と同じ試験
をした。水素分離膜の水素透過性能は、１３６ｍ3 Ｎ／
ｍ2ｈを示し、Ｐｄ＋２３％Ａｇ材が良好な結果をもた
らすことが判った。
き行なった。但し、水素透過性膜の材料はＰｄ−８％
Ｙ，膜厚は１μｍとしている。水素分離膜の性能は、前
記実施例と同じ測定法を用いて行なった結果、水素透過
性は１４４ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈを示して、高性能な水素分離
膜が得られた。 （実施例５）実施例２と同じ柱状構造体を下地にして、
メッキ法で水素透過性膜を成膜した。本実施例では、Ｐ
ｄを溶かしたアンモニア性メッキ液を用い、電気メッキ
法を適用して、メッキ厚さは２μｍにコントロールし
た。水素分離膜の性能は、前例と同じ測定法で性能を評
価したが、その水素透過性能は８０．３ｍ3 Ｎ／ｍ2 ｈ
で、極めて高い性能を示した。 （実施例６）水素透過性膜の材質をＰｄ＋２３％Ａｇと
して、膜厚を１μｍとした以外は、実施例５と同じ試験
をした。水素分離膜の水素透過性能は、１３６ｍ3 Ｎ／
ｍ2ｈを示し、Ｐｄ＋２３％Ａｇ材が良好な結果をもた
らすことが判った。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を得る
ことができる。 表面粗度が小さく、平滑性が高く、かつ表面状態が
均一で、水素透過性膜の接着表面として信頼性の高い柱
状構造膜を下地にして、水素透過性膜をコーティング成
膜することで、極めて薄く、欠陥のない高性能の水素透
過性膜を作ることができる。 柱状構造膜は、金属不織布などの強度の高い多孔体
を基体にして、該基体の上に成膜するようにしているた
め、水素分離膜に実用上大きな強度を持たせることがで
きる。 柱状構造膜及び金属多孔体の通気性が十分に大きい
ので、水素透過性膜の厚さが小さいこととあいまって、
運転時の圧損失を従来の水素分離膜より小さくすること
ができる。 ポリスチレンフィルム等の上に水素透過性膜を成膜
し、引続きその上に柱状多孔質膜を成膜した複合膜を多
孔体として組立てる他の方法に比べ、本発明の方法はや
や水素透過性膜厚さは増すが、膜製作の取扱いがより容
易であり、製作コストも低くすることができる。
ことができる。 表面粗度が小さく、平滑性が高く、かつ表面状態が
均一で、水素透過性膜の接着表面として信頼性の高い柱
状構造膜を下地にして、水素透過性膜をコーティング成
膜することで、極めて薄く、欠陥のない高性能の水素透
過性膜を作ることができる。 柱状構造膜は、金属不織布などの強度の高い多孔体
を基体にして、該基体の上に成膜するようにしているた
め、水素分離膜に実用上大きな強度を持たせることがで
きる。 柱状構造膜及び金属多孔体の通気性が十分に大きい
ので、水素透過性膜の厚さが小さいこととあいまって、
運転時の圧損失を従来の水素分離膜より小さくすること
ができる。 ポリスチレンフィルム等の上に水素透過性膜を成膜
し、引続きその上に柱状多孔質膜を成膜した複合膜を多
孔体として組立てる他の方法に比べ、本発明の方法はや
や水素透過性膜厚さは増すが、膜製作の取扱いがより容
易であり、製作コストも低くすることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る水素分離膜を示す要部
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の水素分離膜を示す分解斜視図である。
１ 金属多孔体 ２ 柱状構造膜 ３ 水素透過性膜
Claims (3)
- 【請求項１】 金属不織布等の金属多孔質支持体の表面
に、真空蒸着法により柱状構造膜を４０〜３００μｍコ
ーティングし、更にＰｄ等の水素のみを選択的に透過す
る膜を１〜２０μｍコーティングしたことを特徴とする
水素分離膜。 - 【請求項２】 上記水素のみを選択的に透過する膜が、
純Ｐｄ，ＰｄとＡｇからなる合金，ＰｄとＹ及び希土類
元素からなる群から選ばれる１種以上の金属よりなる合
金であることを特徴とする請求項１に記載の水素分離
膜。 - 【請求項３】 柱状構造膜として、材質がＣｏ，Ｎｉ等
の金属あるいはＺｒＯ2 等のセラミックを、真空蒸着法
で真空度５×１０-4Ｔｏｒｒから２×１０-3Ｔｏｒｒ，
成膜速度２μｍ／ｍｉｎ以上の条件で作製することを特
徴とする水素分離膜の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10567897A JPH10297906A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 水素分離膜及びその製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10567897A JPH10297906A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 水素分離膜及びその製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10297906A true JPH10297906A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14414096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10567897A Withdrawn JPH10297906A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 水素分離膜及びその製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10297906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2479309A1 (en) | 2004-03-25 | 2012-07-25 | Topy Kogyo Kabushiki Kaisha | Metallic glass laminates, production methods and applications thereof |
| KR101494187B1 (ko) * | 2013-05-07 | 2015-02-17 | 한국에너지기술연구원 | 포일 분리막을 이용한 수소 분리막 모듈 및 그의 제조 방법 |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP10567897A patent/JPH10297906A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2479309A1 (en) | 2004-03-25 | 2012-07-25 | Topy Kogyo Kabushiki Kaisha | Metallic glass laminates, production methods and applications thereof |
| KR101494187B1 (ko) * | 2013-05-07 | 2015-02-17 | 한국에너지기술연구원 | 포일 분리막을 이용한 수소 분리막 모듈 및 그의 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5393325A (en) | Composite hydrogen separation metal membrane | |
| US4857080A (en) | Ultrathin composite metal membranes | |
| Nam et al. | A study on the palladium/nickel composite membrane by vacuum electrodeposition | |
| JP4991381B2 (ja) | 流体系分離用無機複合膜 | |
| US6475268B2 (en) | Supported membrane for hydrogen separation | |
| JP3882567B2 (ja) | 物質分離構造体 | |
| US7875154B2 (en) | Preparation method of palladium alloy composite membrane for hydrogen separation | |
| KR100547527B1 (ko) | 수소투과 구조체와 그의 제조방법 | |
| JP2004535928A (ja) | 分離拡散金属膜とその製造方法 | |
| US7125440B2 (en) | Composite structure for high efficiency hydrogen separation and its associated methods of manufacture and use | |
| US8366805B2 (en) | Composite structures with porous anodic oxide layers and methods of fabrication | |
| JPH11276866A (ja) | 水素透過膜及びその作製方法 | |
| US7468093B2 (en) | Multiple phase alloys and metal membranes for hydrogen separation-purification and method for preparing the alloys and the metal membranes | |
| US3359705A (en) | Oxygen permeable membranes | |
| US4781734A (en) | Non-porous hydrogen diffusion membrane and utilization thereof | |
| KR20090092532A (ko) | 수소 분리용 금속 복합막 및 그 제조방법 | |
| JP4064774B2 (ja) | 水素透過体とその製造方法 | |
| TWI442966B (zh) | 多孔基材及無機選擇膜製造方法 | |
| JPH10297906A (ja) | 水素分離膜及びその製作方法 | |
| JP2008012495A (ja) | 水素透過合金膜 | |
| JPH10296061A (ja) | 水素分離膜及びその製作方法 | |
| JP2008272605A (ja) | 水素透過膜およびその製造方法 | |
| WO2005075060A1 (en) | Composite structure for high efficiency hydrogen separation and its associated methods of manufacture and use | |
| JP3174668B2 (ja) | 水素分離膜 | |
| JP2005218963A (ja) | 水素透過用部材およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |