注目研究

　国立高専の注目研究を、ライフサイエンス、環境・エネルギー、製造技術、材料・装置デバイス、機械、建築・土木、情報・通信、計測・分析、自然・科学、人文・社会の１０の分野に分けて紹介します。

研究ネットワークについて：日本全国に設置された５１の国立高専に所属する研究者がネットワークを形成して、さまざまな分野で新産業につながる研究開発を行っています。全国各地で研究している研究者が連携することで、難解な技術問題に対して複合融合的なアプローチを行い、答えを見いだします。

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高専発！「Society 5.0型未来技術人財」育成事業（GEAR 5.0／COMPASS 5.0）：こちらをご覧ください。

事例紹介

研究分野

材料・装置・デバイス

分類

タイトル

水素分離・精製用水素透過合金の設計開発

氏名

南部　智憲

学校名

鈴鹿工業高等専門学校

所属学科等

材料工学科

職名

准教授

プロフィール写真

概要

水素エネルギー利用社会の実現に向けて、高効率に水素を製造する技術が求められています。そこで、水素を含む混合ガスから水素のみを分離・精製できる合金膜の開発に取り組んでいます。世界最高レベルの水素透過速度を発揮する合金膜の設計技術を確立しており、水素製造条件に応じて最適なPd系、Nb系、V系合金膜を提供します。

本文

＜水素の絶対分離が可能な唯一の分離膜＞
　金属膜による水素分離の模式図を図１に示します。水素分子は金属膜表面で水素原子に解離して膜中に溶け込み、膜の反対側まで拡散して再び水素分子となって分離されます。したがって、水素以外のガス分子が膜中を透過することはありません。このような水素の絶対分離が可能な機能を有する分離膜は水素透過合金と称される金属膜が唯一です。

図１　水素透過反応の模式図

＜水素透過合金の機能設計＞

　水素分離・精製用合金膜として、Pd-Ag系、Pd-Cu系合金膜などが市販されています。しかしながら、Pd系合金ではFe粒子の付着により膜が劣化する問題を抱えており、長期耐久性能に劣ることが知られています。この問題に対し、Fe粒子が付着しても劣化しないPd系合金の設計に成功し、長期耐久性能を改善しました。

　一方、Pd系合金よりも安価で優れた水素透過能を発揮するV系、Nb系合金の設計開発にも着手しています。これら非Pd系合金では、水素脆性によって膜が破壊されることが問題となっています。この問題に対し、水素脆性破壊を回避しつつ、高い水素透過能を得る技術を確立し、図2に模式的に示すように、実用Pd系合金よりも優れた性能を発揮するV系、Nb系合金膜の開発に成功しました。

図２　開発合金の性能比較

＜今後の展開＞
　都市ガス、プロパンガス、有機ハイドライド、アンモニアなど、多用な燃料源から高品質な水素燃料を製造するメンブレンリアクターの開発を進めます。また、水素の絶対分離が可能な機能を活用し、水素が関連する異分野への展開を図ります。

その他特記事項

電話

059-368-1851

E-Mail

nambu＊mse.suzuka-ct.ac.jp

ホームページ

http://www.suzuka-ct.ac.jp/mse/

掲載年度

2013年度

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