新規な透過原理に基づく完全水素選択性セラミック膜の創製

基于新颖的渗透原理创建完全氢选择性陶瓷膜

基本信息

批准号：
14655293
负责人：
都留稔了
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655293/
关键词：
プロトン伝導チタンリン酸化物チタニア電気伝導率

项目摘要

アモルファス状態のシリカやチタニアなど酸化物はその分子構造がネットワーク構造を有し,ヘリウムや水素分子のみが透過可能,あるいは,ヘリウムや水素分子すら透過困難な微小な細孔を形成する。このネットワークにはsiOH基あるいはTiOH基が存在し,これらのOH基のHは水素イオンとして拡散移動することが可能であり,高いプロトン伝導性を示すことが示されている。本研究では,シリカあるいはチタニアを用い,プロトン伝導性薄膜の創製を行うことを研究目的としている。プロトン伝導性が発現することが明らかとなれば,プロトン伝導性を有するセラミックスと白金などの電子伝導性材料をナノサイズで並列複合化することで,新規な水素分離膜の創製が可能になると考えられる。昨年度は,プロトン伝導性薄膜の創製に関する研究を行ない,チタンテトライソプロポキシド(TTIP)とリン酸を出発原料とするチタンリン複合酸化物は,高いプロトン伝導性を有することを明らかとした。今年度は,ゾルゲル法によりチタンリン複合酸化物をスライドガラス,SUS管,Anodisc,カーボンシート上に製膜する手法を確立した。さらに,表面抵抗および体積抵抗の測定により,温度50-300℃,湿度0-10%におけるプロトン伝導率の評価を行ない,300℃,水蒸気圧50kPaにおいても0.01S/cm程度の高い値を示すこと,150℃では水蒸気が5kPa程度(相対湿度で約1%)で10^<-1>S/cm程度に増加することも明らかとした。高温水蒸気下では,電気伝導率は徐々に低下することが示され,EDX測定より膜中のリンが減少していることが明らかとなった。そこで,製膜直後のチタンリン複合酸化物を水中へ浸漬することによって,膜の安定性が向上することを見出した。

氧化物，例如无定形二氧化硅和钛植物，具有其分子结构的网络结构，形成只能传播到氦或氢分子，甚至氦或氢分子的小孔。该网络具有SIOH或TIOH组，表明这些OH基团可以作为氢离子扩散，表明质子电导率很高。在这项研究中，该研究的目的是使用二氧化硅或钛产生薄滴 - 导电薄膜。如果表达质子的电导率，则可以通过复合质子电导材料（例如质子电导率）和电子导电材料（例如纳米尺寸的铂）来创建一个新的氢分离膜。去年，他研究了制作质子传统膜的薄膜的研究，并阐明了钛 - 硫代毒素（TTIP）和钛 - 钛氧化物（原材料）具有高质子电导率。今年，Sorgel方法建立了一种在幻灯片玻璃，SUS管，阳极盘，碳片上制定钛合金氧化物的方法。此外，通过测量表面电阻和体积电阻，在50-300°C的温度下评估了质子导体，在150°C下的湿度为0-10％。 5 kPa（相对湿度约为1％）至10^<-1> s/cm。在热水蒸气下，表明电导率逐渐降低，并且发现膜中的磷比EDX测量值降低。因此，发现膜形成后立即浸入钛合金氧化物以改善膜的稳定性。