熱化学水素製造法改善のためのカチオン交換膜開発

Development of cation exchange membranes for the improvement of the thermochemical hydrgogen production method

小平 岳秀*; 池田 歩*; 松山 絵美*; 大浦 琴音*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 野村 幹弘*

Kodaira, Takahide*; Ikeda, Ayumi*; Matsuyama, Emi*; Oura, Kotone*; Sawada, Shinichi; Yamaki, Tetsuya; Nomura, Mikihiro*

本研究の目的は、放射線グラフト重合法によって、熱化学水素製造法ISプロセスの膜ブンゼン反応(SO + I + 2HO = HSO + 2HI)に必要なカチオン交換膜を開発することである。今回は、膜ブンゼン反応におけるHI濃縮性能の低下は膜内水の移動によって起こることから、水移動を抑制した化学架橋カチオン交換膜を作製した。試料は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜を基材として、スチレンとジビニルベンゼン(DVB)の線グラフト共重合によって作製し、その水透過性はパーベーパレーション試験により調べた。放射線グラフト重合によるカチオン交換膜は、ナフィオンと比較して、水透過流束が半分、水拡散係数の活性化エネルギーが約3倍であった。つまり、DVBによるグラフト鎖の化学架橋が水の透過抑制に有効に働くことが明らかになった。

There has been a strong motivation to develop new cation exchange membranes suitable for the Bunsen reaction in the thermochemical water splitting IS process. We prepared cation exchange membranes by a radiation grafting polymerization method. The grafting reaction into a poly(ethylene--tetrafluoroethylene) film was performed in a mixture of styrene and divinylbenzene (DVB). The grafted membrane showed two times lower water permeation flux and three times higher activation energy of water diffusion than Nafion212 though both the membranes exhibited a similar water uptake. Therefore, the DVB-based crosslinking in the graft polymer would restrict water permeation through the membrane.