Affinity of ion-exchange membranes for HI-I-HO mixture

HI-I-HO溶液に対するイオン交換膜の親和性

田中 伸幸 ; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 寺井 隆幸*; 小貫 薫

Tanaka, Nobuyuki; Yamaki, Tetsuya; Asano, Masaharu; Terai, Takayuki*; Onuki, Kaoru

熱化学水素製造法ISプロセスの水素製造熱効率向上にはプロセス流体であるヨウ化水素酸の濃縮操作が肝要であり、ヨウ化水素濃縮を行う電解電気透析器に用いるイオン交換膜の性能が所要濃縮エネルギーを左右する。イオン交換膜を最適設計する上で重要な、膜のヨウ化水素-ヨウ素-水(HIx)溶液への浸漬時における各成分の膜内含有量を実験的に測定した。選択性や導電率の異なる開発中の放射線グラフト膜および市販膜を用いて、各成分の親和性を評価しHIx溶液各成分の吸収機構を調べた。その結果、イオン交換膜とヨウ素の親和性の差異がその他の成分含有量に影響し、ヨウ素との親和性が強いほど、ヨウ化水素や水の含有量が増加することが示唆された。このことから、イオン交換膜とヨウ素の親和性を調整することにより、イオン交換膜性能を最適化できる可能性を示した。

Electro-electrodialysis (EED) has been applied to thermochemical water-splitting iodine-sulfur process for hydrogen production in order to enhance the HI uptake from a HI-I-HO mixture (HIx solution). In this paper, the constitution of the HIx solution absorbed in grafted membranes and in Nafion 212 is evaluated. The affinity of the membranes for the HIx solution is discussed based on the measurement results. The behavior of each component in the membrane was as follows: The strong affinity of the ETFE-St membrane for I was shown because of the formation of a charge-transfer complex with electron-donating aromatic groups, whereas I absorption by Nafion 212 was minimal. The difference of affinity for the ions can be attributed to the formation of the I- complex from I- and I absorbed in the grafted membranes, which was precluded in Nafion 212.