溶媒浸漬により形成した炭化ケイ素水素分離膜の水素透過量測定

Gas permeation characteritics of silicon carbide membranes prepared with an immersion of a precursor film

武山 昭憲; 杉本 雅樹; 吉川 正人

Takeyama, Akinori; Sugimoto, Masaki; Yoshikawa, Masahito

炭化ケイ素(SiC)膜は化学的に安定であるため、腐蝕性高温雰囲気下で使用する水素分離膜への応用が期待されている。膜の水素分離能の向上には、多孔質基材表面に成膜した緻密なSiC膜に、水素だけを透過させる細孔を形成する技術が不可欠となる。筆者らは、SiC膜の水素透過量の向上技術として、SiC膜の前駆体であるポリカルボシランの薄膜を、いったん溶媒に浸漬して除去することにより分離比を向上させる新工程を考案した。新工程を用いると、水素分離能を6.1まで向上させることができた。これは、溶媒浸漬により基材表面の前駆体の大部分が溶媒中に溶出する一方、残った前駆体が再溶解して基材に浸透し、分離比を低下させる原因となる比較的大きな細孔が、溶解した前駆体で充填され閉塞したためと考えられる。

Silicon carbide (SiC) films as a hydrogen separation membrane were prepared using a novel preparation technique. The films were obtained by a coating of precursor films on porous alumina supports followed by an immersion into cycohexane, curing in an inert atmosphere and pyrolisis. A selectivity of the film, which is defined as the ratio of the amount of hydrogen (H) to nitrogen (N) which passed thorough the membrane, was increased up to 6.1 as increasing the immersion time. This is supposed that precursor in pores is dissolved by cyclohexane and pores are filled with the precursor solution, which leads to a decrease of the pore diameter and an improvement of the selectivity.