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イオン交換膜を用いたレドックス型反応器の開発

Development of a redox type reactor by using ion exchange membrane

小平 岳秀*; 大浦 琴音*; 池田 歩*; 小野 竜平*; 松山 絵美*; 野村 幹弘*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 田中 伸幸 ; 久保 真治  

Kodaira, Takahide*; Oura, Kotone*; Ikeda, Ayumi*; Ono, Ryuhei*; Matsuyama, Emi*; Nomura, Mikihiro*; Sawada, Shinichi; Yamaki, Tetsuya; Tanaka, Nobuyuki; Kubo, Shinji

熱化学水素製造法ISプロセスのブンゼン反応器は、イオン交換膜を組み込んだレドックス反応器を用いることにより、熱効率の向上及び機器の小型化ができる可能性がある。この反応器の実現には、レドックス反応器の性能を左右する最適なイオン交換膜開発がカギとなる。本発表では、イオン交換膜の開発を進める上で、性能の基準とするNafion212を用いた反応試験によりその膜性能データ(プロトン輸率(t$$_{+}$$)及び電気浸透係数($$beta$$))の取得を行った。その結果、t$$_{+}$$及び$$beta$$はそれぞれ0.63, 2.82を示し、反応に必要なH$$^{+}$$のみならず、I$$^{-}$$及び水が膜内を透過していることを明らかにした。これらの成分の透過は電圧上昇や電極表面への硫黄の析出を起こす原因となり得る。これらの結果より、今後、I$$^{-}$$や水の移動を抑制した新規なイオン交換膜開発が必要であることを明らかにした。

Bunsen reactor in the IS process has a potential of the downsizing and the improvement of efficiency by using redox type reactor with an ion exchange membrane. The key to the performance of redox reactor is the development of the high performance ion exchange membrane. In this paper, we investigated the performance (proton transport number (t$$_{+}$$) and water permeation factor ($$beta$$)) of Nafion 212, which is the reference. As a result, t$$_{+}$$ and $$beta$$ were 0.63 and 2.82, respectively, indicating that not only H$$^{+}$$ but also I$$^{-}$$ and water permeate through the membrane. The permeation of these components might cause the precipitation of sulfur and the rising of the voltage. Aftertime, we must new ion exchange membrane which can restrict the permeation of I$$^{-}$$ and water.

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