(57)【要約】【課題】熱サイクルを加えても水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体を提供する。【解決手段】多孔質基体２と、多孔質基体２に配設された水素分離層３とを備える水素分離体１であって、水素分離層３が、多孔質基体２の一の表面５に所定の金属層４を介在させた状態で配設され、所定の金属層４を介在させることにより、水素を含む気体が一又は他の表面側から流入したときに水素が他又は一の表面側から流出することを妨げずに、水素分離層３と多孔質基体２との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させてなることを特徴とする水素分離体１。【選択図】  図１
2005013855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一の表面から他の表面まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体と、前記多孔質基体に配設された、前記一又は他の表面側から流入する水素を含む気体のうち水素だけを選択的に透過させて前記他又は一の表面側から流出させることが可能な水素分離層とを備える水素分離体であって、
前記水素分離層が、前記多孔質基体の前記一の表面に所定の金属層を介在させた状態で配設され、前記所定の金属層を介在させることにより、水素の前記他又は一の表面側からの流出を妨げることなしに、前記水素分離層と前記多孔質基体との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させてなることを特徴とする水素分離体。
【請求項２】
前記所定の金属層がチタン（Ｔｉ）からなる金属層である請求項１に記載の水素分離体。
【請求項３】
前記多孔質基体がセラミックを主成分としてなる請求項１又は２に記載の水素分離体。
【請求項４】
前記水素分離層が水素選択透過性金属から構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の水素分離体。
【請求項５】
前記水素選択透過性金属が、パラジウム又はパラジウムを含有する合金である請求項４に記載の水素分離体。
【請求項６】
前記水素分離層の厚さが１〜５μｍである請求項１〜５のいずれかに記載の水素分離体。
【請求項７】
前記所定の金属層が、真空蒸着法により形成されてなる請求項１〜６のいずれかに記載の水素分離体。
【請求項８】
その一の表面から他の表面まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体と、前記多孔質基体に配設された、前記一又は他の表面側から流入する水素を含む気体のうち水素だけを選択的に透過させて前記他又は一の表面側から流出させることが可能な水素分離層とを備える水素分離体の製造方法であって、
前記多孔質基体の前記一の表面に所定の金属層を配設し、前記所定の金属層の表面に前記水素分離層をメッキ処理により配設し、前記水素分離層と前記多孔質基体との間の接着性を、前記所定の金属層を介在させることにより、水素の前記他又は一の表面側からの流出を妨げることなしに、両者の直接的な接触による場合よりも向上させることを特徴とする水素分離体の製造方法。
【請求項９】
前記所定の金属層がチタン（Ｔｉ）からなる金属層である請求項８に記載の水素分離体の製造方法。
【請求項１０】
前記多孔質基体がセラミックを主成分としてなる請求項８又は９に記載の水素分離体の製造方法。
【請求項１１】
前記水素分離層が水素選択透過性金属から構成されてなる請求項８〜１０のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【請求項１２】
前記水素選択透過性金属が、パラジウム又はパラジウムを含有する合金である請求項１１に記載の水素分離体の製造方法。
【請求項１３】
前記水素分離層の厚さが１〜５μｍである請求項８〜１２のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【請求項１４】
前記所定の金属層を、真空蒸着法により配設する請求項８〜１３のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素分離体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、熱サイクルを加えても水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水蒸気改質ガス等の水素を含有するガスから水素のみを選択的に取り出すために、セラミック多孔質基体にパラジウム等からなる水素分離層を配設した水素分離体が使用されている。水素分離体は、高温において水素のみを分離するために使用されることがあるため、高温又は昇降温が繰り返される環境において高い気密性を有することが要求される。
【０００３】パラジウム等の水素分離層をセラミック多孔質基体に配設して水素分離体を製造するときには、例えば、メッキ等の方法によりパラジウムをセラミック多孔質基体の表面に配設している（例えば、特許文献１〜３参照）。しかし、この場合、パラジウムとセラミック多孔質基体のそれぞれの熱膨張係数が異なり、更に、パラジウムとセラミック多孔質基体との濡れ性が良くないため、昇降温が繰り返され、熱サイクルが加えられると、パラジウムがセラミック多孔質基体から剥離したり、パラジウムに欠陥が発生し、気密性が低下するという問題があった。また、パラジウムをセラミック多孔質基体に配設した後に銀等をパラジウムの表面に配設し、その後に加熱することにより、パラジウムと銀との合金をセラミック多孔質基体に配設して、水素分離層とする場合には、上記合金がセラミック多孔質基体から、より剥離し易くなるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１４６１２２号公報
【特許文献２】
特許第３２１３４３０号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２７３０３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱サイクルを加えても水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明によって以下の水素分離体及びその製造方法が提供される。
【０００７】
［１］  その一の表面から他の表面まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体と、前記多孔質基体に配設された、前記一又は他の表面側から流入する水素を含む気体のうち水素だけを選択的に透過させて前記他又は一の表面側から流出させることが可能な水素分離層とを備える水素分離体であって、前記水素分離層が、前記多孔質基体の前記一の表面に所定の金属層を介在させた状態で配設され、前記所定の金属層を介在させることにより、水素の前記他又は一の表面側からの流出を妨げることなしに、前記水素分離層と前記多孔質基体との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させてなることを特徴とする水素分離体。
【０００８】
［２］  前記所定の金属層がチタン（Ｔｉ）からなる金属層である［１］に記載の水素分離体。
【０００９】
［３］  前記多孔質基体がセラミックを主成分としてなる［１］又は［２］に記載の水素分離体。
【００１０】
［４］  前記水素分離層が水素選択透過性金属から構成されてなる［１］〜［３］のいずれかに記載の水素分離体。
【００１１】
［５］  前記水素選択透過性金属が、パラジウム又はパラジウムを含有する合金である［４］に記載の水素分離体。
【００１２】
［６］  前記水素分離層の厚さが１〜５μｍである［１］〜［５］のいずれかに記載の水素分離体。
【００１３】
［７］  前記所定の金属層が、真空蒸着法により形成されてなる［１］〜［６］のいずれかに記載の水素分離体。
【００１４】
［８］  その一の表面から他の表面まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体と、前記多孔質基体に配設された、前記一の表面側から流入する水素を含む気体のうち水素だけを選択的に透過させて前記他の表面側から流出させることが可能な水素分離層とを備える水素分離体の製造方法であって、前記多孔質基体の前記一の表面に所定の金属層を配設し、前記所定の金属層の表面に前記水素分離層をメッキ処理により配設し、前記水素分離層と前記多孔質基体との間の接着性を、前記所定の金属層を介在させることにより、水素の前記他の表面側からの流出を妨げることなしに、両者の直接的な接触による場合よりも向上させることを特徴とする水素分離体の製造方法。
【００１５】
［９］  前記所定の金属層がチタン（Ｔｉ）からなる金属層である［８］に記載の水素分離体の製造方法。
【００１６】
［１０］  前記多孔質基体がセラミックを主成分としてなる［８］又は［９］に記載の水素分離体の製造方法。
【００１７】
［１１］  前記水素分離層が水素選択透過性金属から構成されてなる［８］〜［１０］のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【００１８】
［１２］  前記水素選択透過性金属が、パラジウム又はパラジウムを含有する合金である［１１］に記載の水素分離体の製造方法。
【００１９】
［１３］  前記水素分離層の厚さが１〜５μｍである［８］〜［１２］のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【００２０】
［１４］  前記所定の金属層を、真空蒸着法により配設する［８］〜［１３］のいずれかに記載の水素分離体の製造方法。
【００２１】このように、本発明の水素分離体によれば、水素分離層が、多孔質基体の一の表面に所定の金属層を介在させた状態で配設され、その所定の金属層を介在させることにより、水素を含む気体を一の表面側又は他の表面側から流入させたときに水素が他の表面側又は一の表面側から流出することを妨げずに、水素分離層と多孔質基体との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させてなるため、熱サイクルを加えても水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難くなる。
【００２２】本発明の水素分離体の製造方法によれば、多孔質基体の一の表面に所定の金属層を配設し、その所定の金属層の表面に水素分離層をメッキ処理により配設し、水素分離層と多孔質基体との間の接着性を、所定の金属層を介在させることにより、水素を含む気体を一の表面側又は他の表面側から流入させたときに水素が他の表面側又は一の表面側から流出することを妨げずに、両者の直接的な接触による場合よりも向上させるため、熱サイクルを加えても水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２４】図１は、本発明の水素分離体の一の実施の形態を模式的に示す、水素分離層に垂直な平面で切断した断面図である。
【００２５】図１に示すように、本実施の形態の水素分離体１は、その一の表面５から他の表面（図示せず）まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体２と、多孔質基体２に配設された、一の表面５側又は他の表面（図示せず）側から流入する水素を含む気体のうち水素だけを選択的に透過させて他の表面（図示せず）側又は一の表面５側から流出させることが可能な水素分離層３とを備える水素分離体１であって、水素分離層３が、多孔質基体２の一の表面５に所定の金属層４を介在させた状態で配設され、所定の金属層４を介在させることにより、水素の他の表面（図示せず）側又は一の表面５側からの流出を妨げることなしに、水素分離層３と多孔質基体２との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させてなることを特徴とする。水素分離体１により、水素を含む気体から水素を分離するときには、水素を含む気体を、一の表面５側から流入させて他の表面（図示せず）側から流出させてもよいし、他の表面（図示せず）側から流入させて一の表面５側から流出させてもよい。
【００２６】このように、水素分離層３が、多孔質基体２の一の表面５に所定の金属層４を介在させた状態で配設されており、水素分離層３と多孔質基体２との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させているため、熱サイクルを加えても水素分離層３の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体１を得ることができる。
【００２７】本実施の形態の水素分離体１を構成する多孔質基体２は、セラミックを主成分とする多孔質体であることが好ましい。セラミックを主成分とすることにより、耐熱性、耐食性等に優れ、機械的強度の強い水素分離体１とすることができる。セラミックとしては特に限定されるものではなく、水素分離体として一般的に使用されるセラミックのいずれでも採用することができる。例えば、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア等が挙げられる。セラミック以外の成分としては、不可避的に含有される成分や、通常添加されるような成分を少量含有してもよい。この多孔質基体２は、３次元状に連続した多数の微細な細孔を有するものであるが、この細孔の孔径は、０．００３〜２μｍであることが好ましく、０．１〜１μｍであることがより好ましい。孔径が０．００３μｍ未満では、ガスが通過するときの抵抗が大きくなることがある。一方、孔径が２μｍを超えると、本実施の形態の水素分離体１を製造するときに、化学メッキにより水素分離層３を配設する場合には、水素選択透過性金属により細孔を閉塞し難くなり、気密性が低下することがあるので、好ましくない。
【００２８】また、多孔質基体２の細孔は、孔径が揃っていることが好ましい。これにより、上記化学メッキにより水素分離層３を配設する場合に、メッキ溶液を細孔に漏れなく均一に侵入させ易く、水素選択透過性金属が充填されない細孔が生じ、気密性が低下してしまう問題を回避できる。
【００２９】所定の金属層４とは、多孔質基体２との濡れ性が良く、接着性のよいものである。それにより、得られる水素分離体１に熱サイクルが加わっても、多孔質基体２と所定の金属層４との接続部分から剥離が発生することを抑制することができる。多孔質基体２がセラミックを主成分とするときには、所定の金属層４を構成する金属がチタンであることが好ましい。また、水素分離層３は水素選択透過性金属から構成されていることが好ましい。このように構成することにより、チタンとセラミックとの濡れ性がよいため、チタンとセラミックとの間の接着性は良好なものとなる。そして、チタンと水素選択透過性金属とは共に金属であるためその接着性が良好である。つまり、セラミックと水素選択透過性金属との間にチタンを介在させる構成にすることにより、水素分離層３と多孔質基体２との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させることになる。そのため、水素分離体１に加熱、冷却の熱サイクルを加えることにより、水素分離層３と多孔質基体２が膨張、収縮を繰り返しても、水素分離層３に剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難いものとなる。
【００３０】所定の金属層４とは、多孔質基体２との濡れ性が良好である金属（活性金属）を含有する金属層であり、多孔質基体２の材質に合わせて適宜決定することができる。上記活性金属としては、例えば、多孔質基体２がセラミックからなる場合には、上述のようにチタンが好ましいが、チタン以外にも、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）等を挙げることができる。
【００３１】所定の金属層４の厚さは、０．０１〜１μｍが好ましい。０．０１μｍより薄いと、水素分離層３と多孔質基体２との間の接着性を向上させる効果が低下することがあり、１μｍより厚いと、多孔質基体２の細孔を塞ぐことがある。所定の金属層４は、多孔質基体２の一の表面５を、細孔を塞がないようにしながら覆う必要がある。それにより、水素分離層３を透過した水素が、細孔を通過して、多孔質基体２の他の表面（図示せず）側から流出することが可能となる。さらに、上記活性金属は水素化物を形成し所定の金属層の破壊を生じるため、１μｍより厚いと、水素分離層が破壊されることがある。
【００３２】水素分離層３の厚さは、１〜５μｍが好ましい。１μｍより薄いと、水素分離層３に欠陥が生じ易くなることがあり、５μｍより厚いと、水素分離層３による水素の分離の分離効率が低下することがある。
【００３３】水素分離層３を構成する水素選択透過性金属は、水素を選択的に透過させることができれば特に限定されるものではなく、パラジウム又はパラジウムを含有する合金等が挙げられる。これらのなかでも、パラジウム又はパラジウムを含有する合金が好ましい。パラジウムは水素だけを選択的に効率よく透過させることができる。パラジウムを含有する合金としては、パラジウムと銀との合金が好ましい。パラジウムと銀とを合金化することにより、パラジウムの水素脆化が防止され、高温時の水素の分離効率が向上する。
【００３４】次に、本発明の水素分離体の製造方法の一の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】図２（ａ）、図２（ｂ）は、本実施の形態の水素分離体の製造方法において水素分離体が得られる過程を模式的に示し、図２（ａ）は多孔質基体に所定の金属を配設したものを示す断面図であり、図２（ｂ）は得られた水素分離体を示す断面図である。
【００３６】本実施の形態の水素分離体の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、その一の表面１５から他の表面（図示せず）まで連通する多数の細孔を有する多孔質基体１２の、一の表面１５に所定の金属層１４を配設する。そして、図２（ｂ）に示すように、所定の金属層１４の表面に水素分離層１３をメッキ処理により配設することにより水素分離体１０を得る。水素分離体１０により、水素を含む気体から水素を分離するときには、水素を含む気体を、一の表面１５側から流入させてもよいし、上記他の表面（図示せず）側から流入させてもよい。
【００３７】多孔質基体１２としては、セラミックを主成分とする多孔質体であることが好ましい。セラミックを主成分とすることにより、耐熱性、耐食性等に優れ、機械的強度の高い水素分離体１０とすることができる。セラミックとしては特に限定されるものではなく、水素分離体として一般的に使用されるセラミックのいずれでも採用することができる。例えば、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア等が挙げられる。セラミック以外の成分としては、不可避的に含有される成分や、通常添加されるような成分を少量含有してもよい。この多孔質基体１２は、３次元状に連続した多数の微細な細孔を有するものであるが、この細孔の孔径は、０．００３〜２μｍであることが好ましく、０．１〜１μｍであることがより好ましい。孔径が０．００３μｍ未満では、ガスが通過するときの抵抗が大きくなることがある。一方、孔径が２μｍを超えると、本実施の形態の水素分離体の製造方法により水素分離体１０を製造するときに、化学メッキにより水素分離層１３を配設する場合には、水素選択透過性金属により細孔を閉塞し難くなり、気密性が低下することがあるので、好ましくない。
【００３８】また、多孔質基体１２の細孔は、孔径が揃っていることが好ましい。これにより、上記化学メッキにより水素分離層１３を配設する場合に、メッキ溶液を細孔に漏れなく均一に侵入させ易く、水素選択透過性金属が充填されない細孔が生じ、気密性が低下してしまう問題を回避できる。
【００３９】所定の金属層１４とは、多孔質基体１２との濡れ性が良く、接着性のよいものである。例えば、多孔質基体１２がセラミックである場合には、所定の金属層１４をチタンとすることが好ましい。これにより、得られる水素分離体に熱サイクルが加わっても、セラミックとチタンとの接続部分から剥離が発生することを抑制することができる。
【００４０】チタンをセラミック製の多孔質基体１２に配設する方法は、特に限定されるものではないが、真空蒸着法により多孔質基体１２の一の表面１５にチタン膜を形成することが好ましい。真空蒸着法によりチタン膜を形成することにより、所望の厚さの膜を、一の表面１５全体に均一に配設することができる。
【００４１】多孔質基体１２にチタンを真空蒸着法により配設するときには、清浄化した多孔質基体を真空容器上部に配置し、内部を排気した後、容器下部のるつぼ内部でチタン金属を加熱融解し、その蒸気を多孔質基体に当てることで配設することができる。
【００４２】また、真空蒸着法以外にも、スパッタリング法や、プラズマＣＶＤ法等により多孔質基体１２に所定の金属層１４を配設してもよい。
【００４３】所定の金属層１４の厚さは、０．０１〜１μｍが好ましい。０．０１μｍより薄いと、水素分離層１３（図２（ｂ）参照）を配設したときに、多孔質基体１２との間の接着性を向上させる効果が低下することがあり、１μｍより厚いと、多孔質基体１２の細孔を塞ぐことがある。所定の金属層１４は、多孔質基体１２の一の表面１５を、細孔を塞がないように、覆う必要がある。それにより、例えば、水素を含む気体を一の表面１５側から流入させたときには、水素分離層１３（図２（ｂ）参照）を透過した水素が、細孔を通過して、多孔質基体１２の他の表面（図示せず）側から流出することが可能となる。さらに、上記活性金属は水素化物を形成し所定の金属層の破壊を生じるため、１μｍより厚いと、水素分離層が破壊されることがある。
【００４４】所定の金属層１４を構成する金属としては、特に限定されるものではなく、多孔質基体１２との濡れ性が良好であるものを、多孔質基体１２の材質に合わせて適宜決定することができる。例えば、多孔質基体１２がセラミックからなる場合には、上述のようにチタンが好ましいが、チタン以外にも、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）等を挙げることができる。
【００４５】そして、上述のように、多孔質基体１２の一の表面１５に所定の金属層１４を配設した後に、所定の金属層１４の表面に水素分離層１３をメッキ処理により配設する。水素分離層１３を配設することにより、多孔質基体１２の一の表面１５側から水素を含む気体が流入したときには、水素だけを選択的に透過させて多孔質基体１２の他の表面（図示せず）側から流出させることが可能となる。また、他の表面（図示せず）側から水素を含む気体が流入したときには、水素分離層１３により水素だけを選択的に透過させて多孔質基体１２の一の表面１５側から流出させることができる。
【００４６】水素分離層１３は、水素選択透過性金属から構成されることが好ましい。水素選択透過性金属としては、水素を選択的に透過させることができるものであれば特に限定されるものではなく、パラジウム又はパラジウムを含有する合金等を使用することができる。これらのなかでも、パラジウム又はパラジウムを含有する合金が好ましい。パラジウムは水素だけを選択的に効率よく透過させることができる。パラジウムを含有する合金としては、パラジウムと銀との合金が好ましい。パラジウムと銀とを合金化することにより、パラジウムの水素脆化が防止され、高温時の水素の分離効率が向上する。
【００４７】所定の金属層１４の表面に水素分離層１３をメッキ処理により配設するときには、例えば、所定の金属層１４の表面にパラジウムを化学メッキにより配設することが好ましい。
【００４８】所定の金属層１４の表面にパラジウムを化学メッキにより配設するときには、まず、所定の金属層１４を配設した多孔質基体１２を活性化金属を含有する溶液に浸漬させ、所定の金属層１４の表面側に活性化金属を含有する溶液を付着させ、水洗する。活性化金属としては、パラジウム２価イオンを含有する化合物を好適に用いることができる。活性化金属を多孔質基体１２の所定の金属層１４側に付着させる方法としては、水素選択透過性金属としてパラジウムを配設する場合には、多孔質基体１２を塩化パラジウムの塩酸水溶液と、塩化錫の塩酸水溶液に交互に浸漬させることが好ましい。
【００４９】活性化金属を多孔質基体１２の所定の金属層１４側に付着させた後に、多孔質基体１２の所定の金属層１４側を、水素選択透過性金属（パラジウム）と還元剤とを含有するメッキ溶液に浸漬させる。これにより、活性化金属を核として、パラジウムが析出し、パラジウムからなる水素分離層１３が形成される。還元剤としては、ヒドラジン、ジメチルアミンボラン、ホスフィン酸ナトリウム、ホスホン酸ナトリウム等を挙げることができる。
【００５０】このようにして作製された、図２（ｂ）に示す水素分離体１０は、セラミック製の多孔質基体１２の一の表面１５にチタンから構成された所定の金属層１４を配設し、その所定の金属層１４の表面にパラジウムから構成された水素分離層１３が配設されるため、水素分離層１３と多孔質基体１２との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させることができ、熱サイクルを加えても水素分離層１３の剥離や欠陥が発生し難く、気密性が低下し難い水素分離体１０となる。
【００５１】本実施の形態の水素分離体の製造方法において、水素分離層１３の厚さは、１〜５μｍが好ましい。１μｍより薄いと、水素分離層１３に欠陥が生じ易くなることがあり、５μｍより厚いと、水素分離層１３による水素分離の分離効率が低下することがある。
【００５２】本実施の形態の水素分離体の製造方法において、水素分離層１３を構成する水素選択透過性金属を、パラジウムと銀との合金とするときには、パラジウム膜を所定の金属１４の表面に化学メッキすることにより配設した後、そのパラジウム膜の表面に銀を更にメッキする。次いで、加熱することにより、パラジウムと銀とを相互拡散させ、パラジウムと銀との合金を形成することが好ましい。パラジウム膜の表面に銀をメッキするときは、パラジウム膜を電極として、電気メッキすることが好ましい。このとき、パラジウムと銀との質量比（パラジウム：銀）が９０：１０〜７０：３０であることが好ましい。
【００５３】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
多孔質基体として平板形状の非対称型無機多孔質材料（α−アルミナ製、ＮＧＫアドレック（株）製）を用いた。このものは直径３０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍで、その表面近傍における平均細孔径は０．１μｍである。
【００５５】このセラミック製の多孔質基体の一の表面に、セラミック製の多孔質基体との濡れ性が良好な金属層として、厚さ（チタン膜厚）が０．０１μｍのチタンからなる所定の金属層を真空蒸着法にて、窒素ガス圧を２×１０−４Ｐａとし、基板温度を室温として形成した。このセラミック製の多孔質基体の一の表面上に配設されたチタンからなる所定の金属層の表面上に水素分離層として無電解メッキ法で厚さ２．０μｍのパラジウム膜を形成し、水素分離体を得た（実施例１）。
【００５６】上記、所定の金属層の表面上に、無電解メッキ法でパラジウム膜（水素分離層）を形成する方法を以下に示す。
【００５７】まず、チタンを表面に配設した多孔質体を水で洗浄した。次いで、脱脂処理として奥野製薬（株）製ＯＰＣ３７０を１０体積％含む溶液を７０℃に保持し、５分間浸漬した後、水洗した。
【００５８】次いで、このチタンを表面に配設した多孔質基体を活性化処理した。上記の多孔質基体を、奥野製薬（株）製ＯＰＣプリディップを１体積％含む溶液に２分間浸漬した。次に、奥野製薬（株）製インデューサーＡ及びインデューサーＣを各々５体積％含む溶液を５０℃に保持し、５分間浸漬した後、水洗した。次に、奥野製薬（株）製クリスターＭＵを１５体積％含む溶液に５分間浸漬した。次に、奥野製薬（株）製クリスターＭＵを３体積％含む溶液に１分間浸漬した後、水洗して、活性化金属としてパラジウム核が付着した活性化処理基体を得た。
【００５９】次いで、上記活性化処理基体を化学メッキ処理することによりパラジウムを水素選択透過性金属とした水素分離層を形成した。イオンを除去した水１Ｌ（リットル）中に［Ｐｄ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２・Ｈ２Ｏ（５．４ｇ）、２Ｎａ・ＥＤＴＡ（６７．２ｇ）、アンモニア濃度２８質量％のアンモニア水（６５１．３ｍＬ）及びＨ２ＮＮＨ２・Ｈ２Ｏ（０．６４ｍＬ）を加えた水溶液を準備した。そして上記水溶液を５０℃に温度制御し、上記活性化処理基体の外表面をその水溶液に浸漬した。浸漬時間は１５分とし、これによりその表面に配設されたチタン（所定の金属層）の表面上にパラジウムからなる水素分離層が形成され、多孔質基体（水素分離体）を得た。
【００６０】
（実施例２〜９）
実施例１において、チタンからなる所定の金属層の厚さ（チタン膜厚）を０．０２５μｍ、０．０５μｍ、０．０５μｍ、０．０５μｍ、０．１０μｍ、０．１５μｍ、０．５０μｍ、１．００μｍと順次変更するとともに、パラジウム膜厚を２．１μｍ、１．８μｍ、２．６μｍ、５．０μｍ、２．１μｍ、１．９μｍ、２．０μｍ、１．９μｍと順次変更することにより、実施例２〜９のそれぞれの水素分離体を得た。上記条件以外の条件は、実施例１と同様にして水素分離体を作製した。
【００６１】
（比較例１）
実施例１において、多孔質基体の一の表面に、チタンからなる所定の金属層を形成せずに、多孔質基体の一の表面に直接膜厚が２．６μｍのパラジウム膜を形成した以外は、実施例１と同様にして水素分離体を作製した。
【００６２】
（比較例２）
比較例１において、パラジウム膜の膜厚を５．０μｍとした以外は、比較例１と同様にして水素分離体を作製した。
【００６３】上記、所定の金属層を構成するチタン膜の厚さ、及びパラジウム膜の厚さの測定は、蛍光Ｘ線の強度測定により行った。
【００６４】上述の方法により得られた水素分離体（実施例１〜９、比較例１，２）について、パラジウム膜からなる水素分離層からのヘリウムガスの漏洩量を測定した。このヘリウムガスの漏洩量の測定は、熱サイクル（熱処理）を加える前と、熱サイクル（熱処理）を加えた後について行った。
【００６５】水素分離層からのヘリウムガスの漏洩量（熱処理前）は、ヘリウムガスを水素分離体の一の表面のパラジウム膜側に導入し、２５０ｋＰａの圧力で保持し、多孔質基体の他の表面側に漏洩するガス量を測定することにより得た。
【００６６】水素分離体に熱サイクルを加えた後の水素分離層からのヘリウムガスの漏洩量は、アルゴンガス圧１００ｋＰａ、７００℃にて１時間の熱処理を行った後（７００℃熱処理後）、更に水素ガス圧１００ｋＰａ、５００℃にて１時間の熱処理を行った後（５００℃熱処理後）、及び、更に窒素ガス圧１００ｋＰａにて室温から５００℃まで昇温し、水素ガス圧１００ｋＰａ、５００℃にて１時間の熱処理を行い、窒素ガス圧１００ｋＰａにて室温まで降温する操作を１回のサイクルとして、これを５０回行った後（５００℃−５０回熱処理後）、のそれぞれについて測定した。水素分離体に熱サイクルを加えない場合（熱処理前）の測定結果と合わせて、結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2005013855.tif 000003
【００６８】これら水素分離体（実施例１〜９、比較例１，２）についての、上記「５００℃−５０回熱処理後」の水素分離層からのヘリウムガスの漏洩量の測定結果を、チタン膜厚との関係として図３に示す。また、パラジウム膜厚が２．６μｍの実施例４及び比較例１と、パラジウム膜厚が５．０μｍの実施例５及び比較例２についての、上記、熱処理前、５００℃熱処理後、７００℃熱処理後及び５００℃−５０回熱処理後の、それぞれの熱サイクル条件における水素分離層からのヘリウムガスの漏洩量の測定結果を図４に示す。これら実施例及び比較例より、本発明の水素分離体は高温における熱処理後において、水素分離層の気密性が維持できることがわかる。また、チタン膜厚を０．０２μｍ〜０．５０μｍ程度とすることが特に望ましいことがわかる。
【００６９】
【発明の効果】上述したように、本発明の水素分離体によれば、水素分離層が、多孔質基体の一の表面に、多孔質基体との濡れ性が良好な所定の金属層を介在させた状態で配設され、その所定の金属層を介在させることにより、水素分離層と多孔質基体との間の接着性を、両者の直接的な接触による場合よりも向上させることができるため、高温状態と低温状態とを繰り返す熱サイクルを加えても、従来の水素分離体と比較して、水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性や耐久性が大幅に向上される。
【００７０】また、本発明の水素分離体の製造方法によれば、多孔質基体の一の表面に所定の金属層を配設し、その所定の金属層の表面に水素分離層をメッキ処理により配設し、水素分離層と多孔質基体との間の接着性を、所定の金属層を介在させることにより、両者の直接的な接触による場合よりも向上させるため、高温状態と低温状態とを繰り返す熱サイクルを加えても、水素分離層の剥離や欠陥が発生し難く、気密性や耐久性が大幅に向上された水素分離体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素分離体の一の実施の形態を模式的に示す、水素分離層に垂直な平面で切断した断面図である。
【図２】本実施の形態の水素分離体の製造方法において水素分離体が得られる過程を模式的に示し、図２（ａ）は多孔質基体に所定の金属を配設したものを示す断面図であり、図２（ｂ）は得られた水素分離体を示す断面図である。
【図３】本発明の水素分離体及び従来技術に係る水素分離体における、「５００℃−５０回熱処理後」の、チタン膜厚と水素選択透過性金属層の気密性（ヘリウム漏洩量）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の水素分離体及び従来技術に係る水素分離体における、各熱サイクル条件と水素選択透過性金属層の気密性（ヘリウム漏洩量）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１０…水素分離体、２，１２…多孔質基体、３，１３…水素分離層、４，１４…所定の金属層、５，１５…一の表面。
【図１】
2005013855.tif 000004
【図２】
2005013855.tif 000005
【図３】
2005013855.tif 000006
【図４】
2005013855.tif 000007