Development of the electric cell with hydrogen permeable metal membrane for rapid hydrogenation through the electrolysis of water

开发具有透氢金属膜的电池，通过电解水快速加氢

基本信息

批准号：
20K05206
负责人：
佐藤剛史
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05206/
关键词：
水電解水素透過膜パラジウム膜水素化水素分離膜

项目摘要

本研究では、水の電気分解により水素を製造し、その水素にて水素化化合物を合成する一連の反応を行うべく、水素透過能を有するパラジウム－銀膜を電極とした水電解、膜を用いた水素精製を経た分離、膜の透過側に水素化反応場を構築することによる水素化反応による有機ハイドライド合成を行う装置の開発を目的としている。今年度はパラジウム75%－銀25%からなる厚さ0.1mmの市販金属板をカソードとし、アノードを白金網とした膜部分が2×2cmからなる電解セルを用いた水電解を行った。一連の検討の中で、水電解挙動のさらなる安定化のためには、カソード膜と導線との接続部分の構造の再検討が重要であることが明らかとなった。そこで、昨年度に引き続きさらなる通電部の改良を試みた結果、カソード膜と導線の接触部について、異径ばねを複数個組み合わせた構造とすることで膜と導線の接触が安定化することがわかった。さらに、これまでの経験を元に装置組み立て手順を最適化し、電解時に生成するガスのサンプリング方法をGCセプタムを活用する方法とするなど、実験手法を細部に渡って見直すことも行った。これらの検討を通じて確度の高いデータ取得を目指した。その結果、電圧3.0 V, 100 ℃, 電解側圧力0.6 MPaにて水電解を行った結果、電流は約200 mAの高い値にてほぼ一定とすることができた。水素透過率は時間経過により徐々に上昇して3時間以後は90％以上の値にて安定であった。以上より、本装置にて安定した水電解が可能となったものと判断した。

这项研究旨在开发一种设备，该设备通过用氢的电解来通过电解来通过氢的渗透性进行有机氢化物的合成，并使用氢通过氢来合成氢化化合物，通过进行一系列反应，在该反应中通过电解产生氢，然后使用氢来产生氢的水。它旨在开发一种用于使用具有氢通透性为电极的钯 - 丝布膜进行水电解的设备，使用膜在氢纯化后分离，并通过在膜的可渗透侧构建氢化反应场。今年，使用由0.1毫米厚的市售金属板组成的电解池进行水电解，由75％的钯制成至25％银作为阴极，以及由2 x 2 cm制成的铂网膜。在一系列研究中，已经表明，重新审查阴极膜和导体之间连接的结构对于进一步稳定水电解行为很重要。因此，随着我们去年继续尝试改善电流驱动的部分，我们发现阴极膜和导体之间的接触通过将多个弹簧与不同的直径相结合来稳定。此外，我们还详细审查了实验方法，例如优化设备的组装程序，并使用GC隔膜作为电解过程中产生的气体的采样方法。通过这些考虑，我们旨在获得高度准确的数据。结果，水电解的电压为3.0 V，100°C，电解压为0.6 MPa，并且电流几乎恒定，高值约为200 ma。随着时间的推移，氢的渗透率逐渐增加，3小时后稳定，值为90％或更高。从上面，可以确定使用该设备的稳定水电解。