Development of radiation-grafted cation exchange membranes for hydrogen production; Designing a new grafting container for large-size membranes

放射線グラフト法による水素製造用カチオン交換膜の開発; 大面積化に向けた反応容器の設計

八巻 徹也; 澤田 真一; 野村 幹弘*

Yamaki, Tetsuya; Sawada, Shinichi; Nomura, Mikihiro*

熱化学水素製造法ISプロセスにおいては、効率的な膜ブンゼン反応(SO + I + 2HO = HSO + 2HI)を実現することが重要である。我々は、放射線グラフト重合法を利用して、膜ブンゼン反応に用いるための新しいカチオン交換膜を開発することを目的としている。発表では、本研究の一環として、ISプロセスの大型化に必要な大面積カチオン交換膜の作製に向け、従来から用いられているセパラブルガラス容器と大型化が期待できるステンレス製容器の可能性について比較検討した。2種の容器で同様の反応性を得るためには、反応溶液の温度制御、基材膜の設置方法が最も重要であることが明らかになった。

A thermochemical water-splitting IS process, known to be one of the hydrogen production methods, includes the Bunsen reaction, SO + I + 2HO = HSO + 2HI. Researchers previously attempted the Bunsen reaction using a Nafion membrane in an electrochemical cell and then found SO permeation through the membrane problematic. Therefore, our research target is to develop Nafion-alternative cation exchange membranes for applications in the electrochemical Bunsen reaction by radiation-graft polymerization. In an effort to do so, we report here the design of a new grafting container, which enables us to prepare large-size membranes for up-scaling the IS process. The stainless-steel reactor had more or less volumetric capacity than the conventional separable glass container. In designing such a vessel, there were two important issues to be considered: (1) how to heat a grafting solution fast and uniformly and (2) how to situate substrate films in the container.