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。

在这项研究中，为了通过电解水产生氢气并利用氢气进行一系列反应来合成氢化化合物，我们将使用水电解和使用具有氢渗透性的钯银膜作为电极。该项目是开发一种通过加氢反应合成有机氢化物的装置，通过氢气纯化分离氢气，并在膜的渗透侧构建加氢反应场。今年，使用带有2×2厘米膜的电解池进行水电解，阴极由75％钯和25％银制成的0.1毫米厚的市售金属板制成，阳极是铂网。通过一系列研究，我们发现，为了进一步稳定水电解行为，重新考虑阴极膜和导体之间的连接结构非常重要。因此，我们继去年之后尝试进一步改进载流部分，结果发现通过组合多个不同直径的弹簧可以稳定阴极膜与导体之间的接触。此外，根据以往的经验，他们优化了设备组装流程，并详细审查了实验方法，包括使用GC隔垫作为电解过程中产生的气体的采样方法。通过这些研究，我们的目标是获得高度准确的数据。结果，当在3.0V电压、100℃和0.6MPa电解侧压力下进行水电解时，电流可以保持在约200mA的高值处几乎恒定。氢渗透率随时间逐渐增加，3小时后稳定在90%以上。由上可知，利用该装置能够进行稳定的水电解。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

低温トルエン接触水素化反応速度の評価

低温甲苯催化加氢反应速率评价

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
山中星輝;佐藤剛史;伊藤直次
通讯作者：
伊藤直次

Effect of Alkali Metal Addition to a Ru/CeO2 Catalyst Prepared by NaBH4 Reduction on the Catalytic Performance for H2 Production via NH3 Decomposition

NaBH4还原制备Ru/CeO2催化剂中碱金属添加对NH产H2催化性能的影响

DOI：
10.1252/jcej.20we130
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0.8
作者：
Takeshi Furusawa; Keita Sugiyama; Hiroki Kuribara; Masahide Sato; Noboru Suzuki; Takafumi Sato; Naotsugu Itoh
通讯作者：
Naotsugu Itoh

パラジウム膜反応器による水電解水素製造装置の開発

利用钯膜反应器开发水电解制氢设备