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ハイブリッドプロセス


 クリーンエネルギーとして注目されています水素の高効率製造技術の開発に極めて重要となる、水素原料のメタンの改質反応と水素分離を高効率かつ同時に行うことを可能とする高効率高温水素分離膜の開発と膜モジュール化技術開発を行います。
 JFCCは、経済産業省が推進する「高効率高温水素分離膜の開発」プロジェクトの一環として、NEDO技術開発機構より委託を受けて、集中研究所を設置して本研究開発を推進します。
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化学的手法による水素分離膜の合成開発
イメージ ポリマープレカーサー法を利用した分離膜開発研究により、分子ふるい機能による高水素選択透過能を有するアモルファスシリカ膜の合成に成功しております。また、さらに耐熱性、耐水蒸気性に優れた水素分離膜の開発に取り組んでいます
研究成果
水素分離無機膜の開発
化学的手法によるセラミック材料合成技術の開発
Niナノ粒子を分散した高選択性水素分離膜 NEW
高温耐水蒸気性を有するシリカ系水素分離膜 NEW
SiC系水素分離膜 NEW
高温耐水蒸気性を有するγ-アルミナ系水素分離膜用中間層 NEW
電気化学的手法によるセラミック材料合成技術
イメージ 耐食性保護被膜やコンデンサ材料として広く応用されている陽極酸化アルミナ膜は、直径数十nmの高配向した細孔を有しています。このような高度に集積された細孔構造に着目し、多孔質構造の微細化及び高次制御技術を開発することにより、ガス分離機能や新規触媒機能の発現を可能としました
研究成果
電気化学的手法によるセラミックス合成技術

耐熱性アモルファスネットワーク構造の解析
イメージ Si-C-N系アモルファスセラミックスの耐熱性には、化学組成制御と共にSiN4テトラヘドラルユニットとアモルファスカーボン、あるいはSiCxN4-xテトラヘドラルユニットで構成された均一なアモルファスネットワーク構造の構築が重要であることを明らかとしました
耐熱性アモルファスセラミック材料の化学組成解析
イメージ ポリマープレカーサー法を応用した原子・分子レベルでの分離膜材料の化学組成制御研究により、約1400℃までアモルファス構造を保持できるSi-C-N系アモルファスセラミックスの合成には、炭素/ケイ素元素比>0.5に制御することが重要であることを明らかとしました

セラミック膜材料の極微細孔構造評価
イメージ サブナノメートルオーダーの極微細孔を有するセラミック膜材料の細孔径分布を測定します。窒素吸着法を用い、液化窒素温度(77K)におけるセラミックス膜材料に対する窒素の吸着等温線から、細孔径分布を算出します。これによって、各材料における細孔構造の特徴を明らかにします
セラミック膜のガス透過機能評価
イメージ セラミック膜の高温水素分離性能を評価するために、水素ガスをはじめ、メタンや窒素ガスを高温下の膜に供給し、透過する流量から各ガスの透過率(permeance)を測定します。細孔径をサブナノメートルオーダーに制御されたセラミック膜では、分子直径の小さな水素ガスが優先して透過します
研究成果
高温ガス分離膜評価技術の開発



保有機器

高温ガス透過率測定装置
装置写真 水素をはじめとする各種ガスを、単成分や混合ガスとしてセラミック膜に供給し、ガス透過率を測定する装置です。セラミック膜を挿入した測定セルを加熱することで、室温から500℃の範囲で測定を行います

細孔径分布測定装置
装置写真 窒素吸着法による極低圧からの吸着等温線を基に、サブナノメートルオーダーの細孔径分布を測定します

分離膜合成装置
装置写真 グローブボックス内の不活性ガス及びボックス内から発生する水分、酸素、ダスト等を循環精製することにより調製した雰囲気において、セラミックス前駆体を調製、成膜することができます

耐水蒸気性評価装置
装置写真 膜材料の高温・水蒸気中での耐性を評価することを目的として、水素をはじめとする各種ガスを、単成分や混合ガスとして水蒸気と共に膜材料に供給し、暴露試験を行う装置です。膜材料を保持したセルを加熱することで、800℃の範囲で試験を行います

多孔質基材熱衝撃評価装置
装置写真 高温の燃焼ガスを試験片表面に曝露させることにより、実機使用環境を模擬した熱衝撃特性を評価することが可能です

1.燃料:都市ガス
2.燃焼ガス温度:500℃以上
3.燃焼ガス流速:5m/s以上
4.大気開放型
5.試験片:棒状,円板状試験片に対応可能
 

パルス式細孔表面修飾装置

高温分子ふるい機能評価装置

分子ふるい機能耐水蒸気性評価装置

改質触媒反応解析装置

多孔ナノ構造解析用試料作成装置
 

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