Mass transfer process of hydrogen via ceramic proton conductor membrane of electrochemical hydrogen pump

電気化学水素ポンプのプロトン導電性セラミック膜を介した水素輸送過程

河村 繕範; 磯部 兼嗣; 山西 敏彦

Kawamura, Yoshinori; Isobe, Kanetsugu; Yamanishi, Toshihiko

核融合炉増殖ブランケットのトリチウム回収システムへの適用が提案されているプロトン導電体膜を用いた電気化学水素ポンプの利点は、電位差を駆動力とするため低水素分圧の系への適用が可能であることや化学形態別の処理が不要となることである。SrCeYbOのようなペロブスカイト型セラミックは水素ポンプ用プロトン導電体の候補であり、電気的水素輸送特性が調べられている。本研究では、総括物質移動係数として見かけのプロトン伝導度を用いた物質移動速度式を提案し、実験値との比較により見かけの伝導度を求めた。また、求めた見かけの伝導度を用いて物質移動過程の議論を行った。

The blanket tritium recovery system using the electrochemical hydrogen pump with proton conductor membrane has been proposed. The advantages of this system are having possibilities that applying it to the low hydrogen pressure system and processing the blanket sweep gas without fractionation of hydrogen isotope and water vapor, because the driving force of hydrogen permeation is the electric potential difference. Perovskite-type ceramic such as SrCeYbO, is one of the candidate proton conductor for hydrogen pump and its ionic hydrogen transportation properties are being investigated. In this work, the basic mass transfer equation for hydrogen, in which the apparent proton conductivity is used as the over-all mass transfer coefficient, is proposed. And then, the apparent proton conductivities were estimated from experimental data using these equations, and mass transfer of hydrogen via proton conductor membrane was discussed by using the apparent conductivity.