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口頭

ブンゼン反応用イオン交換膜の開発

小平岳秀; 池田歩*; 松山絵美*; 河野伸輔*; 澤田真一; 八巻徹也; 野村幹弘*

no journal, ,

熱化学水素製造法ISプロセスにおいては、イオン交換膜を隔膜として用いるブンゼン反応(SO $_{2}$ +I $_{2}$ +2H $_{2}$ O=H $_{2}$ SO $_{4}$ +2HI)、いわゆる膜ブンゼン反応の単位操作を確立することが重要である。本研究では、放射線架橋や放射線グラフト重合の手法によって、膜ブンゼン反応に必要なイオン交換膜を開発することを目的とする。これまでに行った予備的検討で、グラフト重合条件によるイオン交換容量の制御性を確認できたので、物質透過の主要因子である膜電荷密度に基づく膜設計を今後行っていく。

口頭

熱化学水素製造ISプロセス用イオン交換膜の開発

小平岳秀; 池田歩*; 松山絵美*; 河野伸輔*; 澤田真一; 八巻徹也; 野村幹弘*

no journal, ,

熱化学水素製造法ISプロセスは、数百 $^{circ}$ C程度という極めて低い温度域で水分解を可能にするので、太陽光の熱源利用も期待させる革新的技術である。同プロセスでは、ブンゼン反応(SO $_{2}$ +I $_{2}$ +2H $_{2}$ O=H $_{2}$ SO $_{4}$ +2HI)の生成物であるHIを分離、濃縮する必要があるため、陽イオン交換膜を備えた電解セルにより反応から分離、濃縮までを担う、いわゆる膜ブンゼン反応を実現し、高効率化を図ることが急務である。本研究の目的は、放射線架橋や放射線グラフト重合の手法によって、膜ブンゼン反応の陽イオン交換膜を開発することである。今夏のプロジェクト開始からこれまでに行った検討により、グラフト重合条件によるイオン交換容量の制御性を確認できた。また、膜中の電荷密度を制御することで、SO $_{2}$ の透過抑制能とH $^{+}$ の輸率の両方を高めることが重要であることを明らかにした。

口頭

水素製造プロセス用カチオン交換膜の開発

小平岳秀*; 池田歩*; 松山絵美*; 河野伸輔*; 大浦琴音*; 澤田真一; 八巻徹也; 野村幹弘*

no journal, ,

本研究の目的は、放射線グラフト重合法によって、ISプロセスの膜ブンゼン反応(SO $_{2}$ + I $_{2}$ +2H $_{2}$ O=H $_{2}$ SO $_{4}$ +2HI)に必要なイオン交換膜を開発することである。今回は、得られたイオン交換膜の基礎物性として、イオン交換容量(IEC)や含水率などを検討した。イオン交換膜の作製は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜へのスチレン-ジビニルベンゼン(DVB)の線グラフト共重合により行った。化学架橋剤としてDVBを用いることで含水率は大きく低下し、同じIECの下でナフィオンの約4分の1であった。含水率の抑制に最も効果的なDVBの混合体積比は、スチレンに対して5%であることを見出した。

口頭

水素製造のためのイオン交換膜の開発

小平岳秀*; 池田歩*; 松山絵美*; 河野伸輔*; 大浦琴音*; 澤田真一; 八巻徹也; 野村幹弘*

no journal, ,

熱化学水素製造法ISプロセスでは、膜ブンゼン反応(SO $_{2}$ +I $_{2}$ +2H $_{2}$ O=H $_{2}$ SO $_{4}$ +2HI)を実現し、その高効率化を図ることが急務である。本研究の目的は、放射線グラフト重合法によって、膜ブンゼン反応用のイオン交換膜を開発することである。膜ブンゼン反応におけるHI濃縮性能の低下は膜内水の移動によって起こることから、今回は得られたイオン交換膜に対し水の透過性をパーベーパレーション試験により調べた。イオン交換膜は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜を基材として、スチレンとジビニルベンゼン(DVB)の線グラフト共重合により作製した。同じ含水率の下で比較すると、グラフト重合によるイオン交換膜の水透過流束は7.5kg/m $^{2}$ hでナフィオンの半分程度であった。DVBによる化学架橋が水の透過抑制に有効に働くことが明らかになった。

口頭

Development of cation exchange membrane for hydrogen production

小平岳秀*; 池田歩*; 松山絵美*; 河野伸輔*; 大浦琴音*; 澤田真一; 八巻徹也; 野村幹弘*

no journal, ,

熱化学水素製造法ISプロセスでは、膜ブンゼン反応(SO $_{2}$ + I $_{2}$ + 2H $_{2}$ O = H $_{2}$ SO $_{4}$ + 2HI)を実現し、その効率向上を図ることが急務である。膜ブンゼン反応におけるHI濃縮性能の低下は膜内水の移動によって起こることから、本反応に用いるイオン交換膜には水透過を抑制する特性が要求される。そこで本研究では、放射線グラフト重合法によって膜ブンゼン反応用のイオン交換膜を作製し、その水透過流速をパーベーパレーション試験により調べた。イオン交換膜の作製は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜を基材として、スチレンとジビニルベンゼン(DVB)の線グラフト共重合によって行った。同じ含水率(37%)の下で比較すると、グラフト重合によるイオン交換膜の水透過流束は7.4kg/m $^{2}$ hで、ナフィオンの19kg/m $^{2}$ hと比較して半分以下であった。DVBによる化学架橋が水の透過抑制に有効に働くことが明らかになった。