水素分離膜および水素分離膜モジュール
【課題】 高い水素透過性能を有するとともに、熱処理による結晶構造の変化がない熱安定性に優れた水素分離膜および水素分離膜モジュールを提供する。
【解決手段】 水素分離膜は、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含むことを特徴とする。また、水素分離膜モジュールは、この水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられている。
【解決手段】 水素分離膜は、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含むことを特徴とする。また、水素分離膜モジュールは、この水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素精製装置や水素製造装置などに用いられる優れた水素透過性能を有する水素分離膜および水素分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を含む混合ガスから水素を選択的に透過する水素分離膜は、高純度水素の製造または精製装置への適用が考えられている。現在、水素分離膜としてＰｄが使用されている。Ｐｄは貴金属でありかつ戦略物質である。そのため、Ｐｄは既に高価である上、大量の消費が見込まれれば、更に高騰する可能性がある。そこで、Ｐｄを他の元素で代替えしてＰｄの使用量を低減するとともに、水素透過性能を向上することを目的に、他の元素を添加したＰｄ合金が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−９９３２３号公報には、ＰｄにＹ、ＧｄおよびＬｕからなる群から選択される１希土類元素とＡｇとを添加した３元合金であって、希土類元素の含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≧３かつ３６≧３ｘ＋ｙ≧２４の範囲の合金が提案されている。本公報には、上記添加元素の含有量がこの範囲内である場合は、優れた水素透過性能を発揮するものの、この範囲外、特に３ｘ＋ｙ＞３６の場合は、希土類元素の含有量が多いため、金属間化合物からなる第二相が析出して二相分離状態を起こし、水素透過性能が低下することが記載されている。
【０００４】
また、上記のような合金は、酸化しやすい希土類金属を含んでいるため、高温で使用すると酸化による脆化が起こり、長時間の使用における耐久性に問題があることが指摘されている。そこで、特開平１１−１０４４７１号公報には、耐酸化性に優れるＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金で上記の合金の表面を被覆して、酸化による脆化を防止することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−９９３２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｐｄに上記の範囲の量の希土類元素とＡｇとを添加することにより、水素透過性能を向上させることができる。水素透過係数が高いほど水素透過性能は高く、例えば、Ｐｄ−８ａｔ％Ｇｄ合金とすることで水素透過係数を５．５×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と高くすることができる。しかしながら、上記のＰｄ合金を水素分離膜として使用するためには、圧延による薄膜化が必要であり、それには焼鈍処理を行うが、例えば８００℃の高温で熱処理を施すと、加熱により結晶構造が変化し、水素透過性能が劣化するという問題がある。また、添加元素の割合が多すぎると、このような加熱により膜が脆化して、差圧によって割れやすくなる等の機械的特性も劣化するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、高い水素透過性能を有するとともに、熱処理による結晶構造の変化がない熱安定性に優れた水素分離膜および水素分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る水素分離膜は、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含むことを特徴とする。
【０００８】
ＹまたはＧｄとＡｇの含有量を増大させるに従い、Ｐｄ合金の水素透過性能は向上する。しかしながら、３ｘ＋ｙ＝３６の関係を超えてＹまたはＧｄとＡｇとを添加すると、添加量が多くなり過ぎ、Ｐｄが固溶できる限界を超え、Ｐｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄ等の金属間化合物が析出して水素透過性能が低下し、機械的特性が劣化するという問題があった。ところが、本発明によれば、３ｘ＋ｙ＞３６の範囲でも、ｘ≦１５かつ０．１≦ｙ≦５という更に限定された範囲では、驚くべきことに、このように添加量を多くしても材料が固溶体を形成し、それが熱的に安定であり、水素透過性能及び機械的特性にも優れていることがわかった。
【０００９】
ＹまたはＧｄの含有量（ｘ）は１２〜１４ａｔ％がより好ましく、Ａｇの含有量（ｙ）は０．３〜４ａｔ％がより好ましい。含有量を更にこの範囲に限定することで、より高い水素透過性能が得られるとともに、熱処理後もその性能を高く維持することができる。
【００１０】
上記合金を芯材として、この少なくとも一方の表面に、表層材としてＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金を被覆することが好ましい。上記合金（芯材）の表面に、耐酸化性に優れた表層材を被覆して、複数層構造とすることにより、酸化を防止でき、長時間使用においても水素透過性、熱安定性、耐酸化性の全てに優れた水素分離膜を得ることができる。
【００１１】
本発明は、別の態様として、水素分離膜モジュールであって、このモジュールは、上記の水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、高い水素透過性能を有するとともに、熱処理による結晶構造の変化がない熱安定性に優れた水素分離膜および水素分離膜モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る水素分離膜の一実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金の組成範囲を示すグラフである。図２は、本発明に係る水素分離膜の一例を示す断面図であり、芯材の両面に表層材を被覆した場合である。図３は、本発明に係る水素分離膜の別の一例を示す断面図であり、芯材の片面に表層材を被覆した場合である。
【００１４】
図２および図３に示すように、水素分離膜２０は、芯材２２の両面または片面に表層材２４が被覆されている。芯材２２としては、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金が用いられる。この条件を満たす範囲が、図１の斜線部分である（なお、３ｘ＋ｙ＝３６の線上はこの範囲に含まれない）。
【００１５】
図１に斜線部分で示された範囲の組成を有するＰｄ合金は、ＹまたはＧｄとＡｇの含有量が３ｘ＋ｙ＝３６の関係よりも多く添加されても、従来の知見に反して、良好な水素透過性能を示し、第二相の析出も観察されない。さらに、Ｐｄ合金を水素分離膜として使用するためには、圧延による薄膜化が必要であり、それには焼鈍処理を行う必要がある。この範囲の組成を有する合金は、例えば焼鈍処理として８００℃で１０時間の加熱を行っても、熱安定性に優れていることから、結晶構造が固溶体のまま変化せず、水素透過性能、機械的特性は劣化しない。
【００１６】
一方、Ａｇの含有量が０．１ａｔ％未満かつＧｄまたはＹの含有量が１０ａｔ％以上の場合は、初期には水素透過性能が十分に高くても、製作時あるいは運転中の加熱によってＰｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄが析出し、結晶構造が変化して、水素透過性能、機械的特性が劣化してしまう。
【００１７】
また、ＹもしくはＧｄの含有量が１５ａｔ％を超える場合は、Ａｇの含有量にかかわらずＰｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄ等の金属間化合物が第二相として析出するため、高い水素透過性能を得ることはできない。なお、ＹまたはＧｄの含有量が１５ａｔ％より多い場合は、熱安定性も低く、加熱により結晶構造が変化する。
【００１８】
また、Ａｇの含有量が５ａｔ％を超える場合は、水素透過性能が低下する。
【００１９】
芯材２２であるＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金は、酸化しやすい希土類金属を含んでいるため、高温で使用すると酸化による脆化が起こるとともに、表面に酸化層が形成され、水素透過性能も低下するおそれがある。そこで、耐酸化性に優れるＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金を表層材２４として用いて、これで芯材２２の少なくとも一方の表面を被覆して、酸化による脆化および水素透過性能の低下を防止する。Ｐｄ−Ａｇ合金としては、Ａｇを０〜３０ａｔ％含有するものが好ましい。なお、このように芯材２２の表面を表層材２４で被覆すると、膜２０全体の水素透過性能は芯材のみよりも低下するが、表層材２４によって酸化層の形成が防止されるので、長時間使用しても水素透過性能の低下は小さい。すなわち、長時間使用した場合の水素透過性能を比較すると、芯材のみよりも表層材２４で表面を被覆した方が水素透過性能が良好となる。また、このような複数層構造の膜２０の水素透過係数は、芯材２２の水素透過係数が大きく関与しており、芯材２２の水素透過係数が大きいほど、膜２０全体の水素透過係数は大きくなる。
【００２０】
このように、水素分離膜２０の芯材２２に、優れた水素透過性能の合金を用い、図２または図３に示すように、この芯材２２の両面もしくは一方の表面を、耐酸化性に優れた表層材２４で被覆することにより、高い水素透過性能を維持しつつ、耐酸化性を得ることができる。
【００２１】
なお、芯材２２の表面に表層材２４を被覆する方法としては、芯材２２の合金と表層材２４の合金の各インゴットを作製し、これらインゴットを重ねて加熱することでクラッド接合した後、さらにこれを圧延する方法が好ましい。インゴットは重ねる前に予め圧延して薄膜化しておくことが好ましい。
【００２２】
クラッド接合の際の加熱処理は、５００〜９００℃の範囲が好ましい。圧延は冷間または熱間で行うのが好ましい。また、接合後の圧延により水素分離膜２０の厚さを２〜５０μｍにすることが好ましい。芯材２２と表層材２４の厚さの比は、芯材：表層材＝４：１またはこれより表層材を薄くすることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明に係る水素分離膜モジュールの一実施の形態について説明する。図４は、水素分離膜モジュールの一例を模式的に示す組立図である。図４に示すように、上記により作製した水素分離膜２０は、金属多孔板３０上に配置される。金属多孔板３０は、多数の開口を形成したもので、総合的に強度を増すべく、複数枚で用いることが多い。図４では、３枚の金属多孔板３０が使用されている。
【００２４】
金属多孔板３０は、更に支持板４０上に配置される。支持板４０は、その一方の面に、水素分離膜２０および金属多孔板３０を通過してくる水素を集めるための溝４２が形成されており、この溝４２が形成されている面に金属多孔板３０が設置される。そして、水素分離膜２０、金属多孔板３０および支持板４０の周囲にシール溶接を施し、全体を一体化して水素分離膜モジュールとする。このような構成によれば、水素透過に有利な高温で、膜の表裏に高い圧力差をかけることができるため、高性能な水素分離膜モジュールとなる。また、この形状は容易に作成でき、更に安価であるという利点もある。
【実施例１】
【００２５】
（Ｐｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金膜の作製）
Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｇｄ合金、Ｐｄ−０．３ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金およびＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金の各インゴットをアーク溶解で作製した。その後、各インゴットから厚さ１ｍｍ程度の薄膜を切り出し、これを冷間で０．５ｍｍまで圧延して各組成の合金膜を作製した（試料番号１〜４）。
【００２６】
同様に比較例として、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−７ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜およびＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜を作製した（試料番号５〜９）。
【００２７】
（水素透過性能評価）
上記により得られた各合金膜について水素透過性能評価を行った。合金膜を試験セルにセットして５００℃に加熱し、その片側に水素ガスを流通させる時に、反対側に透過した水素のガス流量を測定し、表裏の水素分圧、試料評価面積および試料厚さを考慮して、水素透過係数（ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5）を算出した。その結果を表１に示す。
【００２８】
（結晶構造の熱安定性評価）
また、上記により得られた各合金膜について、結晶構造の熱安定性評価を行った。合金膜を８００℃で１０時間の熱処理を施した後、Ｘ線回折パターンを解析し、結晶構造の変化を調査するとともに、熱処理後の水素透過係数を上記の評価法にて算出した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、実施例である試料番号１〜３のＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金膜は、熱処理前の水素透過係数がいずれも６．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と非常に高かった。そして、８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかった。また、熱処理後の水素透過係数も５．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と高く維持されていた。
【００３１】
一方、比較例であるＰｄ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号５）は、熱処理前の水素透過係数が６．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と非常に高かったものの、８００℃で１０時間の熱処理を施すと、結晶構造に変化があり、第二相の析出が観察された。熱処理後の水素透過係数も５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低下していた。
【００３２】
また、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号６）とＰｄ−７ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号７）は、熱処理前の水素透過係数が５．３×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった。８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかったものの、熱処理後の水素透過係数は５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と低いものであった。
【００３３】
さらに、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号８）は、熱処理前の水素透過係数が５．２×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった上、８００℃で１０時間の熱処理を施すと、結晶構造に変化があり、第二相の析出が観察された。熱処理後の水素透過係数は４．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と更に低下した。
【００３４】
また、比較例であるＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜（試料番号９）は、熱処理前の水素透過係数が２．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低かった。８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかったものの、熱処理後の水素透過係数は２．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低いものであった。
【００３５】
このように、比較例である試料番号５〜９のＰｄ合金は、熱処理後の水素透過係数が最高でも５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5であったのに対し、実施例の試料番号１〜３のＰｄ合金は、熱安定性に優れ、熱処理後の水素透過係数は最低でも５．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5あった。よって、実施例のＰｄ合金は、比較例のＰｄ合金に比べ、水素透過係数を１２％以上も飛躍的に向上させることができた。
【実施例２】
【００３６】
（Ｐｄ−Ａｇ−Ｙ合金膜の作製および評価）
実施例１と同様の手順にて、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｙ合金膜を作製し（試料番号４）、水素透過性能評価および結晶構造の熱安定性評価を行った。また、比較例として同様にＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１０）およびＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１１）を作製し、各評価を行った。これらの結果を表１に併記した。
【００３７】
表１に示すように、添加元素としてＧｄに代えてＹを用いても、Ｇｄと同様の結果を示した。具体的には、実施例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号４）は、水素透過係数が熱処理前で５．７×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、８００℃１０時間の熱処理後で５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5あり、熱処理による結晶構造の変化はみられず、熱処理後も高い水素透過係数を維持した。
【００３８】
一方、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１０）は、熱処理前の水素透過係数が５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低く、熱処理による結晶構造の変化はなかったものの、熱処理後の水素透過係数は４．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と低いものであった。また、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１１）は、熱処理前の水素透過係数が５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった上、熱処理を施すと結晶構造に変化があり、熱処理後の水素透過係数は５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5に低下した。
【実施例３】
【００３９】
（表層材を被覆した水素分離膜の作製）
芯材として、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金およびＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金の各インゴットをアーク溶解で作製し、冷間で厚さを１．８ｍｍまで圧延して合金膜を作製した。また、表層材として、Ｐｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金を同様に溶解し、冷間で厚さを０．２ｍｍまで圧延して合金膜を作製した。芯材の合金膜の一方の表面に、表層材の合金膜を重ねて、これを５００℃、１時間の加熱処理で接合した。そして、全厚２０μｍになるように冷間で圧延を行い、２層構造の水素分離膜を得た（試料番号２１、２２）。
【００４０】
芯材の厚さを１．６ｍｍにした点と、表層材の厚さを０．２ｍｍにした点と、芯材の両方の表面に表層材を重ねた点を除き、上記と同様の手順で３層構造の水素分離膜を得た（試料番号２３、２４）。また、この積層膜の効果を比較するために、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金およびＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金を溶解し、冷間で厚さを２０μｍまで圧延して、１層構造の水素分離膜を得た（試料番号２５〜２７）。
【００４１】
（水素透過性能評価）
上記の各水素分離膜について、実施例１と同様の手順により水素透過性能評価を行った。その結果を表２に示す。
【００４２】
（耐酸化性評価）
また、上記の各水素分離膜について耐酸化性評価を行った。０．１％の酸素を含有する窒素ガス雰囲気中で、水素分離膜を５００℃、１００時間にわたり加熱処理した後、１８０°曲げ試験を行って、脆化の有無を判定した。その結果を表２に示す。なお、表中、脆化がなかった場合は耐酸化性が良好として○印を記し、脆化が認められた場合は耐酸化性が劣るとして△印を記した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２に示すように、１層構造であるＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金膜またはＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜からなる水素分離膜（試料番号２５、２６）は、水素透過係数が６．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上あり、優れた水素透過性能を示したが、脆化が生じた。また、１層構造であるＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜からなる水素分離膜（試料番号２７）は、脆化がなく耐酸化性に優れていたが、水素透過係数は２．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と非常に低かった。
【００４５】
一方、複数層構造である試料番号２１〜２４の各水素分離膜は、耐酸化性に優れたＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜を表層材として被覆したので、脆化の発生を防ぐことができた。また、水素分離膜の水素透過係数は、２層構造で５．２×１０-8〜５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、３層構造で４．９×１０-8〜５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と、表層材のみからなる１層構造の水素分離膜（試料番号２７）と比べて約２倍も高かった。なお、芯材のみからなる１層構造の水素分離膜（試料番号２５、２６）と比べると１０〜２０％程度低いが、長時間使用しても表層材のために酸化層の形成が防止され、水素透過係数の低下は抑えられる。よって、長時間使用する場合は、芯材のみの試料番号２５、２６よりも表層材を被覆した試料番号２１〜２４の方が水素透過性能に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金の組成範囲を示すグラフである。
【図２】本発明に係る水素分離膜の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る水素分離膜の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る水素分離膜モジュールの一例を模式的に示す組立図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０ 水素分離膜
２２ 芯材
２４ 表層材
３０ 金属多孔板
４０ 支持板
４２ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素精製装置や水素製造装置などに用いられる優れた水素透過性能を有する水素分離膜および水素分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を含む混合ガスから水素を選択的に透過する水素分離膜は、高純度水素の製造または精製装置への適用が考えられている。現在、水素分離膜としてＰｄが使用されている。Ｐｄは貴金属でありかつ戦略物質である。そのため、Ｐｄは既に高価である上、大量の消費が見込まれれば、更に高騰する可能性がある。そこで、Ｐｄを他の元素で代替えしてＰｄの使用量を低減するとともに、水素透過性能を向上することを目的に、他の元素を添加したＰｄ合金が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−９９３２３号公報には、ＰｄにＹ、ＧｄおよびＬｕからなる群から選択される１希土類元素とＡｇとを添加した３元合金であって、希土類元素の含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≧３かつ３６≧３ｘ＋ｙ≧２４の範囲の合金が提案されている。本公報には、上記添加元素の含有量がこの範囲内である場合は、優れた水素透過性能を発揮するものの、この範囲外、特に３ｘ＋ｙ＞３６の場合は、希土類元素の含有量が多いため、金属間化合物からなる第二相が析出して二相分離状態を起こし、水素透過性能が低下することが記載されている。
【０００４】
また、上記のような合金は、酸化しやすい希土類金属を含んでいるため、高温で使用すると酸化による脆化が起こり、長時間の使用における耐久性に問題があることが指摘されている。そこで、特開平１１−１０４４７１号公報には、耐酸化性に優れるＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金で上記の合金の表面を被覆して、酸化による脆化を防止することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−９９３２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｐｄに上記の範囲の量の希土類元素とＡｇとを添加することにより、水素透過性能を向上させることができる。水素透過係数が高いほど水素透過性能は高く、例えば、Ｐｄ−８ａｔ％Ｇｄ合金とすることで水素透過係数を５．５×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と高くすることができる。しかしながら、上記のＰｄ合金を水素分離膜として使用するためには、圧延による薄膜化が必要であり、それには焼鈍処理を行うが、例えば８００℃の高温で熱処理を施すと、加熱により結晶構造が変化し、水素透過性能が劣化するという問題がある。また、添加元素の割合が多すぎると、このような加熱により膜が脆化して、差圧によって割れやすくなる等の機械的特性も劣化するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、高い水素透過性能を有するとともに、熱処理による結晶構造の変化がない熱安定性に優れた水素分離膜および水素分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る水素分離膜は、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含むことを特徴とする。
【０００８】
ＹまたはＧｄとＡｇの含有量を増大させるに従い、Ｐｄ合金の水素透過性能は向上する。しかしながら、３ｘ＋ｙ＝３６の関係を超えてＹまたはＧｄとＡｇとを添加すると、添加量が多くなり過ぎ、Ｐｄが固溶できる限界を超え、Ｐｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄ等の金属間化合物が析出して水素透過性能が低下し、機械的特性が劣化するという問題があった。ところが、本発明によれば、３ｘ＋ｙ＞３６の範囲でも、ｘ≦１５かつ０．１≦ｙ≦５という更に限定された範囲では、驚くべきことに、このように添加量を多くしても材料が固溶体を形成し、それが熱的に安定であり、水素透過性能及び機械的特性にも優れていることがわかった。
【０００９】
ＹまたはＧｄの含有量（ｘ）は１２〜１４ａｔ％がより好ましく、Ａｇの含有量（ｙ）は０．３〜４ａｔ％がより好ましい。含有量を更にこの範囲に限定することで、より高い水素透過性能が得られるとともに、熱処理後もその性能を高く維持することができる。
【００１０】
上記合金を芯材として、この少なくとも一方の表面に、表層材としてＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金を被覆することが好ましい。上記合金（芯材）の表面に、耐酸化性に優れた表層材を被覆して、複数層構造とすることにより、酸化を防止でき、長時間使用においても水素透過性、熱安定性、耐酸化性の全てに優れた水素分離膜を得ることができる。
【００１１】
本発明は、別の態様として、水素分離膜モジュールであって、このモジュールは、上記の水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、高い水素透過性能を有するとともに、熱処理による結晶構造の変化がない熱安定性に優れた水素分離膜および水素分離膜モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る水素分離膜の一実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金の組成範囲を示すグラフである。図２は、本発明に係る水素分離膜の一例を示す断面図であり、芯材の両面に表層材を被覆した場合である。図３は、本発明に係る水素分離膜の別の一例を示す断面図であり、芯材の片面に表層材を被覆した場合である。
【００１４】
図２および図３に示すように、水素分離膜２０は、芯材２２の両面または片面に表層材２４が被覆されている。芯材２２としては、ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金が用いられる。この条件を満たす範囲が、図１の斜線部分である（なお、３ｘ＋ｙ＝３６の線上はこの範囲に含まれない）。
【００１５】
図１に斜線部分で示された範囲の組成を有するＰｄ合金は、ＹまたはＧｄとＡｇの含有量が３ｘ＋ｙ＝３６の関係よりも多く添加されても、従来の知見に反して、良好な水素透過性能を示し、第二相の析出も観察されない。さらに、Ｐｄ合金を水素分離膜として使用するためには、圧延による薄膜化が必要であり、それには焼鈍処理を行う必要がある。この範囲の組成を有する合金は、例えば焼鈍処理として８００℃で１０時間の加熱を行っても、熱安定性に優れていることから、結晶構造が固溶体のまま変化せず、水素透過性能、機械的特性は劣化しない。
【００１６】
一方、Ａｇの含有量が０．１ａｔ％未満かつＧｄまたはＹの含有量が１０ａｔ％以上の場合は、初期には水素透過性能が十分に高くても、製作時あるいは運転中の加熱によってＰｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄが析出し、結晶構造が変化して、水素透過性能、機械的特性が劣化してしまう。
【００１７】
また、ＹもしくはＧｄの含有量が１５ａｔ％を超える場合は、Ａｇの含有量にかかわらずＰｄ3ＹまたはＰｄ3Ｇｄ等の金属間化合物が第二相として析出するため、高い水素透過性能を得ることはできない。なお、ＹまたはＧｄの含有量が１５ａｔ％より多い場合は、熱安定性も低く、加熱により結晶構造が変化する。
【００１８】
また、Ａｇの含有量が５ａｔ％を超える場合は、水素透過性能が低下する。
【００１９】
芯材２２であるＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金は、酸化しやすい希土類金属を含んでいるため、高温で使用すると酸化による脆化が起こるとともに、表面に酸化層が形成され、水素透過性能も低下するおそれがある。そこで、耐酸化性に優れるＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金を表層材２４として用いて、これで芯材２２の少なくとも一方の表面を被覆して、酸化による脆化および水素透過性能の低下を防止する。Ｐｄ−Ａｇ合金としては、Ａｇを０〜３０ａｔ％含有するものが好ましい。なお、このように芯材２２の表面を表層材２４で被覆すると、膜２０全体の水素透過性能は芯材のみよりも低下するが、表層材２４によって酸化層の形成が防止されるので、長時間使用しても水素透過性能の低下は小さい。すなわち、長時間使用した場合の水素透過性能を比較すると、芯材のみよりも表層材２４で表面を被覆した方が水素透過性能が良好となる。また、このような複数層構造の膜２０の水素透過係数は、芯材２２の水素透過係数が大きく関与しており、芯材２２の水素透過係数が大きいほど、膜２０全体の水素透過係数は大きくなる。
【００２０】
このように、水素分離膜２０の芯材２２に、優れた水素透過性能の合金を用い、図２または図３に示すように、この芯材２２の両面もしくは一方の表面を、耐酸化性に優れた表層材２４で被覆することにより、高い水素透過性能を維持しつつ、耐酸化性を得ることができる。
【００２１】
なお、芯材２２の表面に表層材２４を被覆する方法としては、芯材２２の合金と表層材２４の合金の各インゴットを作製し、これらインゴットを重ねて加熱することでクラッド接合した後、さらにこれを圧延する方法が好ましい。インゴットは重ねる前に予め圧延して薄膜化しておくことが好ましい。
【００２２】
クラッド接合の際の加熱処理は、５００〜９００℃の範囲が好ましい。圧延は冷間または熱間で行うのが好ましい。また、接合後の圧延により水素分離膜２０の厚さを２〜５０μｍにすることが好ましい。芯材２２と表層材２４の厚さの比は、芯材：表層材＝４：１またはこれより表層材を薄くすることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明に係る水素分離膜モジュールの一実施の形態について説明する。図４は、水素分離膜モジュールの一例を模式的に示す組立図である。図４に示すように、上記により作製した水素分離膜２０は、金属多孔板３０上に配置される。金属多孔板３０は、多数の開口を形成したもので、総合的に強度を増すべく、複数枚で用いることが多い。図４では、３枚の金属多孔板３０が使用されている。
【００２４】
金属多孔板３０は、更に支持板４０上に配置される。支持板４０は、その一方の面に、水素分離膜２０および金属多孔板３０を通過してくる水素を集めるための溝４２が形成されており、この溝４２が形成されている面に金属多孔板３０が設置される。そして、水素分離膜２０、金属多孔板３０および支持板４０の周囲にシール溶接を施し、全体を一体化して水素分離膜モジュールとする。このような構成によれば、水素透過に有利な高温で、膜の表裏に高い圧力差をかけることができるため、高性能な水素分離膜モジュールとなる。また、この形状は容易に作成でき、更に安価であるという利点もある。
【実施例１】
【００２５】
（Ｐｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金膜の作製）
Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｇｄ合金、Ｐｄ−０．３ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金およびＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金の各インゴットをアーク溶解で作製した。その後、各インゴットから厚さ１ｍｍ程度の薄膜を切り出し、これを冷間で０．５ｍｍまで圧延して各組成の合金膜を作製した（試料番号１〜４）。
【００２６】
同様に比較例として、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−７ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜、Ｐｄ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜およびＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜を作製した（試料番号５〜９）。
【００２７】
（水素透過性能評価）
上記により得られた各合金膜について水素透過性能評価を行った。合金膜を試験セルにセットして５００℃に加熱し、その片側に水素ガスを流通させる時に、反対側に透過した水素のガス流量を測定し、表裏の水素分圧、試料評価面積および試料厚さを考慮して、水素透過係数（ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5）を算出した。その結果を表１に示す。
【００２８】
（結晶構造の熱安定性評価）
また、上記により得られた各合金膜について、結晶構造の熱安定性評価を行った。合金膜を８００℃で１０時間の熱処理を施した後、Ｘ線回折パターンを解析し、結晶構造の変化を調査するとともに、熱処理後の水素透過係数を上記の評価法にて算出した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、実施例である試料番号１〜３のＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金膜は、熱処理前の水素透過係数がいずれも６．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と非常に高かった。そして、８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかった。また、熱処理後の水素透過係数も５．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と高く維持されていた。
【００３１】
一方、比較例であるＰｄ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号５）は、熱処理前の水素透過係数が６．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上と非常に高かったものの、８００℃で１０時間の熱処理を施すと、結晶構造に変化があり、第二相の析出が観察された。熱処理後の水素透過係数も５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低下していた。
【００３２】
また、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号６）とＰｄ−７ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号７）は、熱処理前の水素透過係数が５．３×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった。８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかったものの、熱処理後の水素透過係数は５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と低いものであった。
【００３３】
さらに、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｇｄ合金膜（試料番号８）は、熱処理前の水素透過係数が５．２×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった上、８００℃で１０時間の熱処理を施すと、結晶構造に変化があり、第二相の析出が観察された。熱処理後の水素透過係数は４．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と更に低下した。
【００３４】
また、比較例であるＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜（試料番号９）は、熱処理前の水素透過係数が２．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低かった。８００℃で１０時間の熱処理を施しても、結晶構造に変化がなく、第二相は観察されなかったものの、熱処理後の水素透過係数は２．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と著しく低いものであった。
【００３５】
このように、比較例である試料番号５〜９のＰｄ合金は、熱処理後の水素透過係数が最高でも５．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5であったのに対し、実施例の試料番号１〜３のＰｄ合金は、熱安定性に優れ、熱処理後の水素透過係数は最低でも５．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5あった。よって、実施例のＰｄ合金は、比較例のＰｄ合金に比べ、水素透過係数を１２％以上も飛躍的に向上させることができた。
【実施例２】
【００３６】
（Ｐｄ−Ａｇ−Ｙ合金膜の作製および評価）
実施例１と同様の手順にて、Ｐｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｙ合金膜を作製し（試料番号４）、水素透過性能評価および結晶構造の熱安定性評価を行った。また、比較例として同様にＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１０）およびＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１１）を作製し、各評価を行った。これらの結果を表１に併記した。
【００３７】
表１に示すように、添加元素としてＧｄに代えてＹを用いても、Ｇｄと同様の結果を示した。具体的には、実施例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１４ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号４）は、水素透過係数が熱処理前で５．７×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、８００℃１０時間の熱処理後で５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5あり、熱処理による結晶構造の変化はみられず、熱処理後も高い水素透過係数を維持した。
【００３８】
一方、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１０）は、熱処理前の水素透過係数が５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低く、熱処理による結晶構造の変化はなかったものの、熱処理後の水素透過係数は４．８×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と低いものであった。また、比較例であるＰｄ−３ａｔ％Ａｇ−１６ａｔ％Ｙ合金膜（試料番号１１）は、熱処理前の水素透過係数が５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と当初から低かった上、熱処理を施すと結晶構造に変化があり、熱処理後の水素透過係数は５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5に低下した。
【実施例３】
【００３９】
（表層材を被覆した水素分離膜の作製）
芯材として、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金およびＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金の各インゴットをアーク溶解で作製し、冷間で厚さを１．８ｍｍまで圧延して合金膜を作製した。また、表層材として、Ｐｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金を同様に溶解し、冷間で厚さを０．２ｍｍまで圧延して合金膜を作製した。芯材の合金膜の一方の表面に、表層材の合金膜を重ねて、これを５００℃、１時間の加熱処理で接合した。そして、全厚２０μｍになるように冷間で圧延を行い、２層構造の水素分離膜を得た（試料番号２１、２２）。
【００４０】
芯材の厚さを１．６ｍｍにした点と、表層材の厚さを０．２ｍｍにした点と、芯材の両方の表面に表層材を重ねた点を除き、上記と同様の手順で３層構造の水素分離膜を得た（試料番号２３、２４）。また、この積層膜の効果を比較するために、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金、Ｐｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金およびＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金を溶解し、冷間で厚さを２０μｍまで圧延して、１層構造の水素分離膜を得た（試料番号２５〜２７）。
【００４１】
（水素透過性能評価）
上記の各水素分離膜について、実施例１と同様の手順により水素透過性能評価を行った。その結果を表２に示す。
【００４２】
（耐酸化性評価）
また、上記の各水素分離膜について耐酸化性評価を行った。０．１％の酸素を含有する窒素ガス雰囲気中で、水素分離膜を５００℃、１００時間にわたり加熱処理した後、１８０°曲げ試験を行って、脆化の有無を判定した。その結果を表２に示す。なお、表中、脆化がなかった場合は耐酸化性が良好として○印を記し、脆化が認められた場合は耐酸化性が劣るとして△印を記した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２に示すように、１層構造であるＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｙ合金膜またはＰｄ−４ａｔ％Ａｇ−１２ａｔ％Ｇｄ合金膜からなる水素分離膜（試料番号２５、２６）は、水素透過係数が６．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5以上あり、優れた水素透過性能を示したが、脆化が生じた。また、１層構造であるＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜からなる水素分離膜（試料番号２７）は、脆化がなく耐酸化性に優れていたが、水素透過係数は２．６×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と非常に低かった。
【００４５】
一方、複数層構造である試料番号２１〜２４の各水素分離膜は、耐酸化性に優れたＰｄ−２４ａｔ％Ａｇ合金膜を表層材として被覆したので、脆化の発生を防ぐことができた。また、水素分離膜の水素透過係数は、２層構造で５．２×１０-8〜５．４×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5、３層構造で４．９×１０-8〜５．１×１０-8ｍｏｌ／ｍ・ｓ・Ｐａ0.5と、表層材のみからなる１層構造の水素分離膜（試料番号２７）と比べて約２倍も高かった。なお、芯材のみからなる１層構造の水素分離膜（試料番号２５、２６）と比べると１０〜２０％程度低いが、長時間使用しても表層材のために酸化層の形成が防止され、水素透過係数の低下は抑えられる。よって、長時間使用する場合は、芯材のみの試料番号２５、２６よりも表層材を被覆した試料番号２１〜２４の方が水素透過性能に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るＰｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金の組成範囲を示すグラフである。
【図２】本発明に係る水素分離膜の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る水素分離膜の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る水素分離膜モジュールの一例を模式的に示す組立図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０ 水素分離膜
２２ 芯材
２４ 表層材
３０ 金属多孔板
４０ 支持板
４２ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含む水素分離膜。
【請求項２】
１２〜１４ａｔ％のＹまたはＧｄと、０．３〜４ａｔ％のＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含む水素分離膜。
【請求項３】
前記Ｐｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金を芯材として、この少なくとも一方の表面に、表層材としてＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金が被覆されている請求項１または２に記載の水素分離膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられている水素分離膜モジュール。
【請求項１】
ＹまたはＧｄの含有量をｘａｔ％、Ａｇの含有量をｙａｔ％として、ｘ≦１５、０．１≦ｙ≦５、かつ３ｘ＋ｙ＞３６の条件を満たす範囲でＹまたはＧｄとＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含む水素分離膜。
【請求項２】
１２〜１４ａｔ％のＹまたはＧｄと、０．３〜４ａｔ％のＡｇとを含有し、残部がＰｄおよび不可避不純物からなる合金を含む水素分離膜。
【請求項３】
前記Ｐｄ−Ａｇ−ＹまたはＰｄ−Ａｇ−Ｇｄ合金を芯材として、この少なくとも一方の表面に、表層材としてＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金が被覆されている請求項１または２に記載の水素分離膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素分離膜の一方の表面に、金属多孔板が貼り付けられており、この金属多孔板の反対側の表面に、支持板が貼り付けられている水素分離膜モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３４６６０８（Ｐ２００６−３４６６０８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７７２６２（Ｐ２００５−１７７２６２）
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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