水素の製造と不純物分離、除去

第1部 水素透過膜電極を用いた水電解による高純度水素製造

(2024年9月18日 10:30〜12:00)

　水電解による水素製造は、水素エネルギー社会における有力な水素製造法やエネルギー貯蔵法の一種として重要で、日々開発が進められている。水電解による水素製造では、水電解による水素製造工程に加えて、得られた水素を気液分離、除湿、場合により混入酸素の除去などの水素精製工程が必要となる。 　一方、水素透過膜は水素と他の気体を迅速かつ省エネルギーにて分離することが可能であり、水素利用において重要となる水素精製を行う装置である。水素分離膜は、セラミックス等の多孔質膜、金属やポリマー等の非多孔質膜に分類される。非多孔質膜は、水素透過速度は小さいが分離性能は高く、特に金属膜は電気伝導性を有しており水電解における電極ともなりうる。 　本講では水素透過膜として金属パラジウムを用いた膜に注目し、パラジウム膜の性質と、これをカソード電極とした水電解水素製造および水電解水素化に関して解説する。

1. 水素透過性金属膜
   1. パラジウム膜の性質
   2. パラジウム膜の水素透過能
2. 水素透過金属膜電極を用いた水電解
   1. 原理と概要
   2. 電極膜の構造
   3. 水電解における透過水素量と温度・圧力の関係
3. 水素透過金属膜電極を用いた水電解水素化
   1. 原理と概要
   2. 膜単独型
   3. 膜表面改質型
   4. 触媒層導入型
4. 今後の展望
• 質疑応答

第2部 光触媒による水素製造に用いる水素分離膜の技術開発動向

(2024年9月18日 13:00〜14:30)

　グリーン水素の新しい製造法の実用化を支援する水素分離膜、ブルー水素製造の高効率化を可能にする水素分離膜について、その基礎から開発状況までを解説します。低炭素化技術として普及が期待される膜ガス分離を、膜素材、製膜法、膜プロセスの観点から理解する入門編としても利用できます。

1. 膜ガス分離の概要
   1. 分離膜を用いるガス分離法
   2. ガス分離膜の種類と分離メカニズム
   3. 分離膜と膜モジュールの作製法
   4. 分離膜と膜モジュールのガス分離性能
   5. 分離性能に影響する因子
2. 光触媒による水素製造
   1. 光触媒水素製造
   2. 光触媒反応器と分離膜モジュールの複合化
   3. 水素と酸素の混合ガスの分離
   4. 光触媒水素製造に用いる分離膜の要件
3. 水素/酸素分離に対する分離膜の実力と課題
   1. 高分子膜
   2. 炭素膜
   3. シリカ膜
   4. ゼオライト膜
4. まとめ
   1. 人工光合成
   2. 膜ガス分離の今後
• 質疑応答
  (2024年9月18日 14:45〜16:15)

第3部 グリーン水素の濾過・分離技術とフィルターの選び方

　濾過とは、製品品質の向上や設備の信頼性向上を目的として、プロセス流体やシステム流体から、不要な成分 (コンタミナント) を取り除く操作・工程です。この濾過を適切に、かつ効果的に行うには、適切なフィルターの選定とともに、目的に適した濾過操作法の決定が重要です。 　本セミナーでは、グリーン水素製造工程に用いられるフィルターや濾過・分離技術を紹介いたします。グリーン水素だけでなく、ブルー水素やターコイズ水素にも触れますので、水素製造にご興味のある方は、ぜひ受講下さい。

1. 水素製造プロセスとバリューチェーン
   1. 水素製造プロセス
   2. 水素バリューチェーン
2. 水素製造工程での濾過・分離
   1. グリーン水素製造
      1. アルカリ型水電解装置
      2. PEM型水電解装置
   2. その他の水素製造
      1. ブルー水素製造
      2. ターコイズ水素製造
3. 濾過・分離技術
   1. 除粒子
   2. 気液分離
   3. フィルターの選定で考慮すべきこと
• 質疑応答