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水素透過シリカ複合膜による膜反応器開発

Development of membrane reactor by using silica hybrid membranes

池田 歩*; 小野 竜平*; 松山 絵美*; 野村 幹弘*; 田中 伸幸 ; 久保 真治  

Ikeda, Ayumi*; Ono, Ryuhei*; Matsuyama, Emi*; Nomura, Mikihiro*; Tanaka, Nobuyuki; Kubo, Shinji

熱化学水素製造法ISプロセスにおいて、水素分離膜を組み込んだ膜反応器を用いてヨウ化水素(HI)分解反応の平衡転化率を向上させれば、熱効率の向上や機器の小型化ができる可能性がある。他の系で優れた特性を示すことが報告されている対向拡散CVD法で成膜した水素分離シリカ複合膜を試作し、本系への適用性を調べた。水素及びHIの透過性能を測定したところ、400$$^{circ}$$C条件で、水素/HI透過率比6820、水素透過率5.0$$times$$10$$^{-7}$$mol m$$^{-2}$$s$$^{-1}$$ Pa$$^{-1}$$が得られ、本系への適応性を確認することができた。さらに、水素分離膜の透過性能評価に標準的に使用されているSF$$_{6}$$ガスとHIガスの透過性能の相関性を検証し、正の相関が認められることを明らかにした。これは、SF$$_{6}$$の透過性能がHIの透過性能の指標となりうることを示しており、この知見を用いることにより、取扱いが難しいHIを用いずとも試作水素分離膜の性能データをSF$$_{6}$$により容易に評価することができ、開発を加速させることができると考えられる。

In the IS process, the improvement of efficiency and the downsizing can be achieved if equilibrium inversion rate of HI decomposition is improved by using membrane reactor with hydrogen separation membrane. In this paper, the application to the silica hybrid membrane prepared by counter diffusion CVD method was investigated. As a result, we can obtain the H$$_{2}$$/HI permeation rate, 6820 and the H$$_{2}$$ permeance, 5.0$$times$$10$$^{-7}$$mol m$$^{-2}$$ s$$^{-1}$$ Pa$$^{-1}$$ at 400 $$^{circ}$$C, indicating that this membrane can be applied to this system. In addition, relation between SF$$_{6}$$ and HI permeance of membrane was investigated and verified to show the positive correlation. This result indicates that HI permeance of membrane can be evaluated by using SF$$_{6}$$ permeance, which can be easily treated.

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