課題番号（Application Number）：S-16-NR-0030
利用形態（Type of Service）： 共同研究
利用課題名（日本語） ：ナノ多孔性セラミック分離膜の化学修飾による高機能化
Program Title (English) ： High functionality of nanoporous ceramic membranes by chemical modification
利用者名（日本語） ：松山絵美1)、澤村健一1)
Username (English) ： Emi Matsuyama1), Ken-ichi Sawamura1)
所属名（日本語） ：1) イーセップ株式会社
Affiliation (English) ：1) eSep Inc

１．概要（Summary ）
　ナノ空間を精密制御したナノ多孔性セラミック分離膜は、既往の分離膜では実現できない高透過性・分離性能が期待されている。本研究では、ナノ多孔性セラミック分離膜のナノ空間を化学的に修飾することによって、高分離特性を発揮する新規な分離膜を開発する。本研究では、パラジウムナノ粒子による化学修飾による、水素分離機能の発現効果を検討した。

２．実験（Experimental）
　0-10nmの範囲で種々の細孔径を有するナノ多孔性セラミック分離膜を基盤とし、その表面および内部へのパラジウムナノ粒子の付与を行った。パラジウムナノ粒子の付与は、酢酸パラジウム（東京化成工業株式会社製））をエタノール中に溶かして0.1 mol/Lとした溶液を膜表面に塗布し、650℃にて加熱乾燥した。
　得られた分離膜をステンレス製のモジュールに膜を取付け、水素（H2）と六フッ化硫黄（SF6）のガス透過性を比較した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　パラジウムのナノ粒子を塗布する前の状態（平均細孔径1-2 nm）では、水素分離性能(H2/SF6)は3〜6程度であった。一方で、パラジウムのナノ粒子を塗布後の膜サンプルでは、塗布条件の最適化により水素分離性能(H2/SF6)は50以上となり、有意な水素分離選択性が確認された（図1）。水素の透過度も10-6 [mol/(m2・s・Pa)]以上と、実用レベルの膜透過性能を発揮した。水素エンジン用途、燃料電池用途への応用を考えると膜分離性能の更なる向上は必要であるが、本手法による分離膜の高機能化（図2）が可能であることを確認することができた。

図１　パラジムナノ粒子を固定化したナノ多孔性セラミック分離膜の水素透過分離特性（スクリーニング結果例）.

図2.　本手法による多孔性セラミック分離膜の水素分離機能向上の概念図.

４．その他・特記事項（Others）
なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
澤村健一、「ナノ多孔性セラミック分離膜基盤の高度化」、水素・燃料電池革新技術セミナー（平成29年1月30日）
６．関連特許（Patent）
なし