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R-29
2019

炭化ケイ素系水素分離膜の開発




課題
耐熱性、耐久性に優れた炭化ケイ素をガス分離膜として利用するため様々なアプローチがなされてきた。しかしながら、アルミナ基材との熱膨張係数差や高い焼成温度のため、実用上十分な水素透過率と水素選択透過性の両立は困難であった。

解決手段
・Si-C結合を含むプリカーサー シラシクロブタンを使用
・対向拡散CVD法よりメソポーラス細孔内にSiC膜を形成
・低温・短時間成膜により、アモルファスネットワークの緻密化を抑制

成果・優位性
低温(500℃程度)で成膜可能
アルミナ系多孔質基材およびアルミナ系メソポーラス中間層を使用可能
400℃において、水素透過率1.2×10-7 mol・m-2・s-1・Pa-1、水素/二酸化炭素透過率比2600を実現
再現性の高い成膜プロセス


SiC膜の構造とガスの分子動力学的直径
SiC膜のガス透過特性



期待される市場・応用
・ヘリウム、水素の分離精製
・化学プロセスにおける脱水素反応
・製鉄所副生ガスプロセス、石炭ガス複合化発電における水素分離

謝辞 本研究は、JSPS科研費(17K06901)により実施されたものである。


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