熱化学水素製造ISプロセス用イオン交換膜の開発

Development of ion exchange membranes for water splitting thermochemical IS process

小平 岳秀; 池田 歩*; 松山 絵美*; 河野 伸輔*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 野村 幹弘*

Kodaira, Takahide; Ikeda, Ayumi*; Matsuyama, Emi*; Kono, Nobuho*; Sawada, Shinichi; Yamaki, Tetsuya; Nomura, Mikihiro*

熱化学水素製造法ISプロセスは、数百C程度という極めて低い温度域で水分解を可能にするので、太陽光の熱源利用も期待させる革新的技術である。同プロセスでは、ブンゼン反応(SO+I+2HO=HSO+2HI)の生成物であるHIを分離、濃縮する必要があるため、陽イオン交換膜を備えた電解セルにより反応から分離、濃縮までを担う、いわゆる膜ブンゼン反応を実現し、高効率化を図ることが急務である。本研究の目的は、放射線架橋や放射線グラフト重合の手法によって、膜ブンゼン反応の陽イオン交換膜を開発することである。今夏のプロジェクト開始からこれまでに行った検討により、グラフト重合条件によるイオン交換容量の制御性を確認できた。また、膜中の電荷密度を制御することで、SOの透過抑制能とHの輸率の両方を高めることが重要であることを明らかにした。

In the thermochemical water splitting IS process, the Bunsen reaction (SO + I + 2HO = HSO + 2HI) needs to be achieved in an electrochemical cell with an ion exchange membrane, which renders separation procedures unnecessary. As part of a JST-ALCA project, therefore, we have been developing ion exchange membranes for this application by using methods of radiation crosslinking and/or radiation graft polymerization. Our preliminary experiments made it possible to confirm controllability of the degree of grafting, , ion exchange capacity by varying the conditions of the grafting. Importantly, controlling the fixed-charge density of the membrane should both lower permeability of SO and enhance the transport number of H.