Hydriodic iodide and iodine permeation characteristics of fluoropolymers as a lining material

ライニング材としてのフッ素系高分子のHI及びIの透過特性

田中 伸幸 ; 野口 弘喜  ; 上地 優; 竹上 弘彰 ; 久保 真治  

Tanaka, Nobuyuki; Noguchi, Hiroki; Kamiji, Yu; Takegami, Hiroaki; Kubo, Shinji

熱化学水素製造法ISプロセスでは、HI-I-HO溶液環境に対する耐食材料としてPTFEやPFA等のフッ素系高分子をライニングした機器が用いられる。PTFEやPFAはHIやIを透過することが定性的には知られているが、材料腐食の観点からISプロセスの機器の信頼性評価のためには透過速度を定量的に評価する必要がある。本報では、PTFE及びPFA膜を用いてHI及びIの透過流束の測定を行い、定量データを取得した。この際、膜厚及び分圧に対して、規格化した透過係数を導入することで、膜固有の透過特性を評価することに成功した。また、透過係数に対してアレニウス型の実験式を整理し、プラント設計に使用できるようにした。これらの結果を基にして、プラントにおいて最適なテフロンライニング材の適応条件を明らかにした。

The thermochemical water-splitting iodine-sulfur (IS) process requires corrosion-resistant materials owing to usage of a mixture of HI-I-HO. Fluoropolymers, such as PTFE and PFA, are adaptable as lining materials for protecting plant components. However, there has been a concern: PTFE and PFA have the ability to permeate various permeants. From the viewpoint of corrosion, the permeation of HI and I should be evaluated to improve the integrity of the IS process. In this study, permeation tests on PTFE and PFA membranes were performed to measure the permeated fluxes of HI and I, and the effects of the operating conditions on them were investigated. The introduction of a permeability parameter could be successful for normalizing the permeated fluxes for a specific membrane thickness and a vapor pressure. Then, the empirical formula of the permeability was given as an Arrhenius-type equation to use as a plant design.