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小平 岳秀*; 池田 歩*; 大浦 琴音*; 小野 竜平*; 松山 絵美*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 野村 幹弘*
no journal, ,
原子力機構では、水素の製造を目的として、水の熱分解法の1つであるISプロセスの研究を進めている。ISプロセスにおける膜ブンゼン反応(SO
+ I + 2HO 
HSO
+ 2HI)では、カチオン交換膜の中を水が移動してしまい、結果としてHI濃縮性能が低下することが問題視されている。そこで本研究では、放射線グラフト重合法を利用し、化学架橋により膜内の水移動が抑制されたカチオン交換膜の作製を行った。試料は、基材であるエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体膜に対する
線の前照射、スチレンと化学架橋剤であるジビニルベンゼン(DVB)の共グラフト重合、スルホン化によるスルホン酸基の導入、という手順で作製し、その水透過性はパーベーパレーション試験によって調べた。DVB架橋カチオン交換膜は、水透過係数が従来膜Nafionの約半分と低い値を示した。したがって、DVBによるグラフト鎖の架橋構造が水の透過を抑制することがわかった。
池田 歩*; 小野 竜平*; 松山 絵美*; 野村 幹弘*; 田中 伸幸; 久保 真治
no journal, ,
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
C条件で、水素/HI透過率比6820、水素透過率5.0
10
mol m
s
Pa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
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。
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
no journal, ,
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(
))の取得を行った。その結果、t及びはそれぞれ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。