放射線グラフト重合を用いた水素ガス選択分離膜の開発

Development of hydrogen selective separation membrane using radiation induced graft polymerization

長谷川 伸; 越川 博; 澤田 真一; 前川 康成; 橋本 直幸*; 磯部 繁人*

Hasegawa, Shin; Koshikawa, Hiroshi; Sawada, Shinichi; Maekawa, Yasunari; Hashimoto, Naoyuki*; Isobe, Shigehito*

原子炉建屋に適合する無電力爆発防止システムの安全性の確保を目的に、水素吸蔵材を水蒸気や酸素から保護する水素選択透過膜の開発を進めた。ガス透過性の高い多孔性ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を出発基材として、放射線グラフト重合技術により、4-トリメトキシシリルスチレン(TMSS)及びアクリル酸(AAc)をグラフト重合したTMSSグラフト膜及びAAcグラフト膜を作製した。グラフト率29%のTMSSグラフト膜および24%のAAcグラフト膜の水素透過度が12及び10.6 10mol/m s Paであるのに対し、水蒸気透過度は3.4および0.93 10mol/m s Paと、水蒸気よりも水素に対して3.5倍および12倍高い透過度を示した。以上の結果から、放射線グラフト重合による高分子多孔膜空隙のグラフト鎖による充填は、水蒸気に対して水素を選択的に透過する水素選択透過膜の作製に有効であることが確認できた。

For establishing a safe and non-electric power type explosion prevention system with hydrogen storage materials, hydrogen permselective membranes against oxygen and water vapor have been developed. Using a radiation-induced grafting method, 4-trimethoxysilylstyrene (TMSS) and acrylic acid (AAc) monomers were introduced onto porous poly(vinylidene fluoride) (PVDF) films to obtain TMSS- and AAc-grafted PVDF membranes with grafting degrees of 29 and 24%. The TMSS- and AAc-grafted PVDF membranes showed permeabilities of hydrogen 3.5 and 12 time higher than those of water vapor. The above results indicated that radiation-grafting of porous films should be very effective method to obtain hydrogen permselective membranes.