(57)【要約】【課題】  水素分離膜あるいは水素分離シートと枠体との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止する。【解決手段】  水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜１１と、当該水素分離膜１１を支持する金属多孔体１２とが積層された水素分離シート１であって、上記金属多孔体１２の端縁部１２ａの密度は気体が非透過となる密度に設定され、上記金属多孔体１２の中央部１２ｂの密度は気体が透過する密度に設定されている。【選択図】          図１
2005305298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜と、当該水素分離膜を支持する金属多孔体とが積層された水素分離シートであって、
前記金属多孔体の端縁部の密度は気体が非透過となる密度に設定され、前記金属多孔体の中央部の密度は気体が透過する密度に設定されていることを特徴とする水素分離シート。
【請求項２】
前記金属多孔体の端縁部は、相対的に粒径の大きい材料と相対的に粒径の小さい材料とが混合されて形成されていることを特徴とする請求項１記載の水素分離シート。
【請求項３】
前記金属多孔体の端縁部の相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１または２記載の水素分離シート。
【請求項４】
中央部が水素透過性を有する金属によって形成され、端縁部が非気体透過性を有する金属によって形成されていることを特徴とする水素分離膜。
【請求項５】
前記非気体透過性を有する金属は、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、鉄あるいはこれらを含む合金であることを特徴とする請求項４記載の水素分離膜。
【請求項６】
水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜と、当該水素分離膜を支持する金属多孔体とが積層された水素分離シートの製造方法であって、
所定金属からなる粉末材料を圧延することによって気体透過性を有する金属多孔体を形成する工程と、
前記金属多孔体の端縁部にさらに前記所定金属からなる粉末材料を圧延することによって前記端縁部を非気体透過性とする工程と、
前記金属多孔体に対して前記水素分離膜を配置する工程と
を有することを特徴とする水素分離シートの製造方法。
【請求項７】
前記端縁部を非気体透過性とする工程において用いられる前記粉末材料の粒径は、金属多孔体を形成する工程において用いられる前記粉末材料の粒径よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の水素分離シート。
【請求項８】
前記端縁部の相対密度を９０％以上とすることを特徴とする請求項６または７記載の水素分離シート。
【請求項９】
非気体透過性の金属粉末を、水素透過性を有する金属粉末が配置される領域の周辺領域に配置し、これらの金属粉末を圧延することによって、中央部が水素透過性を有する金属によって形成され、端縁部が非気体透過性を有する金属によって形成される水素分離膜を製造することを特徴とする水素分離膜の製造方法。
【請求項１０】
一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延装置であって、
前記シート材を主に構成する主粉末材料を前記圧延ロールのギャップに供給する主供給手段と、
補助粉末材料を間欠的に前記圧延ロールのギャップに供給する補助供給手段と
を備えることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項１１】
前記主供給手段は一方の前記圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第１補助ロールであり、前記補助供給手段は前記他方の圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第２補助ロールであることを特徴とする請求項１０記載の粉末圧延装置。
【請求項１２】
前記主粉末材料と前記補助粉末材料とは、同じ組成を有することを特徴とする請求項１０または１１記載の粉末圧延装置。
【請求項１３】
粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延方法であって、
前記シート材を主に構成する主粉末材料を供給し、
補助粉末材料を間欠的に供給し、
これらの前記主粉末材料及び前記補助粉末材料を圧延することによって前記シート材を製造することを特徴とする粉末圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素分離シート及びその製造方法、水素分離膜及びその製造方法、並びに粉末圧延装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、水素分離膜は、半導体製造における高純度水素ガスや燃料電池の燃料となる水素ガスの取得に供されている。この水素分離膜は、例えばパラジウムによって形成されており、それ単体で用いられる場合や気体透過性を有する金属多孔体によって支持された状態（水素分離シート）で用いられる場合があるが、いずれの場合であっても枠体によって支持された状態で用いられる。
【０００３】
このような水素分離膜あるいは水素分離シートでは、一方側に供給された原料ガスに含まれる水素ガスのみを透過することによって、原料ガスから水素ガスを分離しているが、上述の枠体と水素分離膜あるいは水素分離シートとの接合部において、原料ガスが水素ガス側、または、水素ガスが原料ガス側に漏出する場合があった。
【０００４】
例えば、特開平８−２１５５５１号公報には、水素分離シートの枠体（取付部材）との接合部分に特定の金属からなる取付枠を設置し、この取付枠を介して水素分離シートと枠体とを接合することによって、原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００３−９４５４２号公報には、支持層と水素透過膜とを予め接合し、エッチングによって支持層の中央部を除去し、残った支持層の端縁部を枠体として用いる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２１５５５１号公報
【特許文献２】特開２００３−９４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開平８−２１５５５１号公報に開示されている技術では、取付枠によって、水素分離シートの端縁部の強度が増加するものの、依然として気体透過性を有する金属多孔体をシールする必要がある。このため、シール不良による、原料ガスあるいは水素ガスの漏出が生じる可能性がある。
また、特開２００３−９４５４２号公報に開示されている技術は、エッチングによる材料費の無駄や工程の煩雑化による製造コストの増加が生じる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、水素分離膜あるいは水素分離シートと枠体との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、水素分離シートに係る第１の手段として、水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜と、当該水素分離膜を支持する金属多孔体とが積層された水素分離シートであって、上記金属多孔体の端縁部の密度は気体が非透過となる密度に設定され、上記金属多孔体の中央部の密度は気体が透過する密度に設定されているという構成を採用する。
【０００９】
水素分離シートに係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記金属多孔体の端縁部は、相対的に粒径の大きい材料と相対的に粒径の小さい材料とが混合されて形成されているという構成を採用する。
【００１０】
水素分離シートに係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記金属多孔体の端縁部の相対密度が９０％以上であるという構成を採用する。
【００１１】
水素分離膜に係る第１の手段として、中央部が水素透過性を有する金属によって形成され、端縁部が非気体透過性を有する金属によって形成されているという構成を採用する。
【００１２】
水素分離膜に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記非気体透過性を有する金属は、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、鉄あるいはこれらを含む合金であるという構成を採用する。
【００１３】
水素分離シートの製造方法に係る第１の手段として、水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜と、当該水素分離膜を支持する金属多孔体とが積層された水素分離シートの製造方法であって、所定金属からなる粉末材料を圧延することによって気体透過性を有する金属多孔体を形成する工程と、上記金属多孔体の端縁部にさらに上記所定金属からなる粉末材料を圧延することによって上記端縁部を非気体透過性とする工程と、上記金属多孔体に対して上記水素分離膜を配置する工程とを有するという構成を採用する。
【００１４】
水素分離シートの製造方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記端縁部を非気体透過性とする工程において用いられる上記粉末材料の粒径は、金属多孔体を形成する工程において用いられる上記粉末材料の粒径よりも小さいという構成を採用する。
【００１５】
水素分離シートの製造方法に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段おいて、上記端縁部の相対密度を９０％以上とするという構成を採用する。
【００１６】
水素分離膜の製造方法に係る手段として、非気体透過性の金属粉末を、水素透過性を有する金属粉末が配置される領域の周辺領域に配置し、これらの金属粉末を圧延することによって、中央部が水素透過性を有する金属によって形成され、端縁部が非気体透過性を有する金属によって形成される水素分離膜を製造するという構成を採用する。
【００１７】
粉末圧延装置に係る第１の手段として、一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延装置であって、上記シート材を主に構成する主粉末材料を上記圧延ロールのギャップに供給する主供給手段と、補助粉末材料を間欠的に上記圧延ロールのギャップに供給する補助供給手段とを備えるという構成を採用する。
【００１８】
粉末圧延装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記主供給手段は一方の上記圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第１補助ロールであり、上記補助供給手段は上記他方の圧延ロールのロール面に自らのロール面が対向配置される第２補助ロールであるという構成を採用する。
【００１９】
粉末圧延装置に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記主粉末材料と上記補助粉末材料とは、同じ組成を有するという構成を採用する。
【００２０】
粉末圧延方法に係る手段として、粉末材料を圧延することによって、シート材を製造する粉末圧延方法であって、上記シート材を主に構成する主粉末材料を供給し、補助粉末材料を間欠的に供給し、これらの上記主粉末材料及び上記補助粉末材料を圧延することによって上記シート材を製造するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る水素分離シート及びその製造方法によれば、金属多孔体の端縁部の密度が中央部と比較して高くなり、金属多孔体の端縁部が非気体透過性を有することとなる。したがって、金属多孔体の端縁部における気体の漏出を防止できるため、本発明に係る水素分離シートを枠体と接合した際に、水素分離シートと枠体との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止することが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る水素分離膜及びその製造方法によれば、水素分離膜の端縁部が非気体透過性を有する金属によって形成される。したがって、水素分離膜の端縁部における気体の漏出を防止することができるため、本発明に係る水素分離膜を枠体と接合した際に、水素分離膜と枠体との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止することが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る粉末圧延装置及び方法によれば、主粉末材料と間欠的に供給される補助粉末材料とを圧延することによって、シート材が製造される。したがって、シート材の長さ方向における密度や組成を容易に変化させることができる。このため、本発明に係る粉末圧延装置及び方法によれば、容易に本発明に係る水素分離シート及び水素分離膜を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係る水素分離シート及びその製造方法、水素分離膜及びその製造方法、並びに粉末圧装置及び方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の大きさを認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２５】
（第１実施形態）
［水素分離シート］
図１は、本第１実施形態に係る水素分離シート１の概略断面図であり、水素分離シート１と取付枠２との接合部付近を拡大した図である。この図に示すように、本第１実施形態に係る水素分離シート１は、水素透過性を有する金属によって形成される水素分離膜１１と、当該水素分離膜１１を支持する金属多孔体１２とが積層されることによって形成されている。
【００２６】
水素分離膜１１は、パラジウム合金等の水素ガスのみを透過する金属から形成されており、例えば、２０μｍ程度の厚みを有している。
金属多孔体１２は、例えば、ニッケル粉末を圧延することによって形成されており、その端縁部１２ａが気体を非透過とする密度に設定され、端縁部１２ａを除いた中央部１２ｂが気体を透過する密度に設定されている。なお、後述するが、金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度は、９０％以上であることが好ましい。
【００２７】
図２は、水素分離シート１が配置された取付枠２の平面図である。そして、上述ように構成された水素分離シート１は、図２に示すように、金属多孔体１２の端縁部１２ａが取付枠２上に溶接されている。なお、この取付枠２は、例えば、中央部がくり貫かれた部材である。
【００２８】
このような水素分離シート１は、ニッケルからなる粉末材料を圧延することによって気体透過性を有する金属多孔体１２を形成する工程と、金属多孔体１２の端縁部１２ａにさらにニッケルからなる粉末材料を圧延することによって端縁部１２ａを非気体透過性とする工程と、金属多孔体１２に対して水素分離膜１１を配置する工程とを経て製造される。
【００２９】
なお、金属多孔体１２の端縁部１２ａにさらにニッケルからなる粉末材料を圧延する際に、金属多孔体１２を形成する粉末材料より小さな粒径を有する粉末材料を用いることができる。このように、金属多孔体１２を形成する際に用いられる粉末材料より小さな粒径を有する粉末材料を用いることによって、小さな粒径を有する粉末材料が金属多孔体１２の端縁部１２ａに入り込み易くなり、端縁部１２ａの相対密度を容易に向上させることができる。そして、このようにして形成された金属多孔体１２の端縁部１２ａは、相対的に粒径の大きい材料と相対的に粒径の小さい材料とが混合されることとなる。
【００３０】
そして、このような水素分離シート２の一方側（図１における上側）に水素ガスを含む原料ガスが供給され、当該原料ガスに含まれる水素ガスのみが水素分離シート１の中央部１２ｂを介して他方側（図１における下側）に透過することによって、原料ガスから水素ガスのみが抽出される。ここで、本第１実施形態に係る水素分離シート１における金属多孔体１２の非気体透過性を有する端縁部１２ａが取付枠２と接合されている。したがって、水素分離シート１と取付枠２との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止することが可能となる。
【００３１】
（第２実施形態）
［水素分離膜］
図３は、本第２実施形態に係る水素分離膜３の概略断面図であり、水素分離膜３と取付枠２との接合部付近を拡大した図である。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図３に示すように、本第２実施形態に係る水素分離膜３は、端縁部３ａが非気体透過性を有する金属を含んで形成され、中央部３ｂが水素透過性を有する金属によって形成されている。
【００３２】
具体的には、水素分離膜３の端縁部３ａが、例えばニッケルによって形成され、中央部３ｂがパラジウム合金を含んで形成されている。なお、本第２実施形態に係る水素分離膜３の中央部３ｂには、パラジウム合金の他に、水素透過性を確保できる程度にニッケルが含まれている。このように、水素分離膜３の中央部３ｂにニッケルを混ぜることによって、水素分離膜３の厚みを容易に厚くすることが可能となり、水素分離膜３の支持構造が必要なくなる。なお、本実施形態に係る水素分離膜３は、約０．０５ｍｍの厚みを有している。
そして、このように構成された水素分離膜３は、その端縁部３ａが取付枠２上に溶接されている。
【００３３】
このような水素分離膜３は、ニッケルの金属粉末を、パラジウム合金を含む金属粉末が配置される領域の周辺領域に配置し、これらの金属粉末を圧延することによって、形成される。
【００３４】
また、このように製造された水素分離膜３は、例えば、レーザ溶接によって、取付枠２に溶接される。なお、水素分離膜３の端縁部３ａは、ニッケル以外の金属によって形成されても良いが、取付枠２上にレーザ溶接されるため、レーザ溶接に適した金属であることが好ましい。具体的には、クロム、銅、アルミニウム、鉄あるいはこれらを含む合金によって水素分離膜３の端縁部３ａを形成することができる。
【００３５】
そして、このような水素分離膜３の一方側（図３における上側）に水素ガスを含む原料ガスが供給され、当該原料ガスに含まれる水素ガスのみが水素分離膜３の中央部３ｂを介して他方側（図３における下側）に透過することによって、原料ガスから水素ガスのみが抽出される。ここで、本第２実施形態に係る水素分離膜３における端縁部３ａが取付枠２と接合されている。したがって、水素分離膜３と取付枠２との接合部における原料ガスあるいは水素ガスの漏出を防止することが可能となる。
【００３６】
（第３実施形態）
［粉末圧延装置］
図４は、本第３実施形態に係る粉末圧延装置１００の概略構成図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。本第３実施形態に係る粉末圧延装置１００は、一対の圧延ロールによって、粉末材料を圧延することによって、シート材Ｓを製造するものであり、図４に示すように、水平かつ平行に配された１対の圧延ロール１０１，１０２を有している。
【００３７】
第１粉末供給ロール１０３（第１補助ロール，主供給手段）は、圧延ロール１０１の上方に自らのロール面１０３ａが圧延ロール１０１のロール面１０１ａと対向するように配置されており、主粉末材料Ａを圧延ロール１０１，１０２間に連続的に供給するものである。図５は、この第１粉末供給ロール１０３の構成図である。この図に示すように、第１粉末供給ロール１０３は、長手方向の両端部１０３ａが中央部１０３ｂよりも小径とされている。また、図４に示すように、この第１粉末供給ロール１０３の上流側には、第１粉末供給ロール１０３と圧延ロール１０１との間に入り込む主粉末材料Ａの幅を規定するサイド堰１０５が配置されている。
【００３８】
第２粉末供給ロール１０４（第２補助ロール，補助供給手段）は、圧延ロール１０２の上方に自らのロール面１０４ａが圧延ロール１０２のロール面１０２ａと対向するように配置されており、補助粉末材料Ｂを圧延ロール１０１，１０２間に間欠的に供給するものである。この第２粉末供給ロールは、クラッチ機構（不図示）及びブレーキ機構（不図示）を介して駆動軸（不図示）と接続されており、これらの機構によって、圧延ロール１０２に対する回転を停止できるようになっている。また、この第２粉末供給ロール１０４の上流側には、第２粉末供給ロール１０４と圧延ロール１０２との間に入り込む補助粉末材料Ｂの幅を規定するサイド堰１０６が配置されている。
【００３９】
なお、第１粉末供給ロール１０３と圧延ロール１０１との軸間及び第２粉末供給ロール１０４と圧延ロール１０２との軸間は任意に設定可能であり、これによって、第１粉末供給ロール１０３と圧延ロール１０１との間及び第２粉末供給ロール１０４と圧延ロール１０２との間が微調整できるようになっている。また、第１粉末供給ロール１０３の圧延ロール１０１に対する回転速度比及び第２粉末供給ロール１０４の圧延ロール１０２に対する回転速度比は任意に設定可能であり、これによって、主粉末材料Ａ及び補粉末材料Ｂの供給量を微調整できるようになっている。
【００４０】
次に、このように構成された本第３実施形態に係る粉末圧延装置１００の動作（粉末圧延方法）について説明する。
まず、圧延ロール１０１，１０２が図４に示す矢印方向に各々回転している状態において、第１粉末供給ロール１０３が圧延ロール１０１と逆方向に回転することによって、シート材Ｓを主に構成する主粉末材料Ａを連続的に圧延ロール１０１，１０２間に供給する。なお、主粉末材料Ａは、第１粉末供給ロール１０３と圧延ロール１０１との間を通過した後、圧延ロール１０１のロール面１０１ａに沿って圧延ロール１０１，１０２間に供給される。ここで、第１粉末供給ロール１０３は、図５に示すように、長手方向の両端部１０３ａが中央部１０３ｂよりも小径とされているため、圧延ロール１０１，１０２間の端には、圧延ロール１０１，１０２間の中央よりも多くの主粉末材料Ａが供給される。
【００４１】
そして、所定のタイミングで第２粉末供給ロール１０４が圧延ロール１０２と逆方向に回転することによって、補助粉末材料Ｂを間欠的に圧延ロール１０１，１０２間に供給する。なお、補助粉末材料Ｂは、第２粉末供給ロール１０４と圧延ロール１０２との間を通過した後、圧延ロール１０２のロール面１０２ａに沿って圧延ロール１０１，１０２間に供給される。
【００４２】
続いて、圧延ロール１０１，１０２間において粉末材料が圧延されることによって、シート材Ｓが製造される。ここで、圧延ロール１０１，１０２間の端には、圧延ロール１０１，１０２間の中央よりも多くの主粉末材料Ａが供給されるため、シート材Ｓの幅方向の端縁部の密度をシート材Ｓの中央部の密度よりも高くすることができる。また、第２粉末供給ロール１０４から補助粉末材料Ｂが供給された場合には、シート材Ｓの途中部位に補助粉末材料Ｂが入り込む。したがって、主粉末材料Ａと補助粉末材料Ｂとを同一組成の粉末とすることによって、シート材Ｓの長手方向の密度を変化させることができる。なお、主粉末材料Ａと補助粉末材料Ｂと異なる組成を有する粉末とした場合には、シート材Ｓの長手方向の組成を変化させることができる。
【００４３】
次に、本第３実施形態に係る粉末圧延装置１００を用いる水素分離シート１の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、所定粒径のニッケル粉末を主粉末材料Ａとして、第１粉末供給ロール１０３の上流側に配置し、主粉末材料Ａとして用いられる所定粒径のニッケル粉末より粒径の小さいニッケル粉末を補助粉末材料Ｂとして、第２粉末供給ロール１０４の上流側に配置する。
【００４５】
そして、所定の圧延荷重を圧延ロール１０１，１０２付与した後、圧延ロール１０１，１０２を回転させる。続いて、第１粉末供給ロール１０３を回転すると、主粉末材料Ａである所定粒径のニッケル粉末が圧延ロール１０１のロール面１０１ａに沿って圧延ロール１０１，１０２間に供給される。ここで、第１粉末供給ロール１０３は、上述のように、長手方向の両端部１０３ａが中央部１０３ｂよりも小径とされているため、圧延ロール１０１，１０２間の端に、圧延ロール１０１，１０２間の中央部より多くの所定粒径のニッケル粉末が供給される。このように、圧延ロール１０１，１０２間の端に、圧延ロール１０１，１０２間の中央部より多くの所定粒径のニッケル粉末が供給されることによって、ニッケル粉末を圧延することによって、製造されるシート材Ｓの幅方向の端縁部の密度を中央部よりも高くすることができる。
【００４６】
続いて、所定のタイミング（シート材Ｓの長手方向の端縁部を形成するタイミング）で第２粉末供給ロール１０４を回転すると、補助粉末材料Ｂである小径のニッケル粉末が圧延ロール１０２のロール面１０２ａに沿って圧延ロール１０１，１０２間に供給される。このようにして、小径のニッケル粉末が圧延ロール１０１，１０２間に供給されると、小径のニッケル粉末が所定粒径のニッケル粉末に対して圧延され、製造されるシート材Ｓの長手方向の端縁部の密度を中央部よりも高くすることができる。
【００４７】
そして、このように製造されたシート材Ｓを水素が５％含まれ、アルゴンが９５％含まれる雰囲気中で加熱することによって、金属多孔体１２が製造される。その後、金属多孔体１２上に水素分離膜１１を配置することによって水素分離シート１が製造される。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本第４実施形態は、上記第３実施形態において示した粉末圧延装置１００の変形例である。また、本第４実施形態の説明において、上記第３実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４９】
図６は、本第４実施形態に係る粉末圧延装置２００の概略構成を示す平面図である。この図に示すように、本第４実施形態に係る粉末圧延装置２００は、上記第１実施形態において示したサイド堰１０５の外側にさらに第２サイド堰１０７を有している。また、本第４実施形態に係る粉末圧延装置２００は、一方の端部から他方の端部に亘って同径の第１粉末供給ロール１０８を有している。なお、本実施形態において、サイド堰１０７，１０７間の距離とサイド堰１０６，１０６間の距離とは同一とされている。
【００５０】
このように構成された本第４実施形態に係る粉末圧延装置２００において、サイド堰１０５，１０５間に主粉末材料Ａが配置され、サイド堰１０５と第２サイド堰１０７との間に補助粉末材料Ｂとして主粉末材料Ａと異なる組成を有する粉末を配置し、さらに第２粉末供給ロール１０４から主粉末材料Ａと異なる組成を有する補助粉末材料Ｂを供給することによって、端縁部と中央部とで組成の異なるシート材Ｓを製造することができる。
【００５１】
次に、本第４実施形態に係る粉末圧延装置２００を用いる水素分離膜３の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、パラジウム合金及びニッケル粉末を主粉末材料Ａとして、第１粉末供給ロール１０３の上流側でかつサイド堰１０５，１０５間に配置し、ニッケル粉末を補助粉末材料Ｂとして、第１粉末供給ロール１０３の上流側でかつサイド堰１０５，第２サイド堰１０７間に配置し、また、ニッケル粉末を補助粉末材料Ｂとして、第２粉末供給ロール１０４の上流側に配置する。そして、これらの粉末材料を上記第３実施形態と同様に圧延することによって、中央部がパラジウム合金及びニッケルからなり、端縁部がニッケルからなるシート材Ｓが製造される。
【００５３】
そして、このように製造されたシート材Ｓを水素が５％含まれ、アルゴンが９５％含まれる雰囲気中で加熱して焼結し、冷却後に冷間で１０％圧延し、さらにアルゴンが９５％含まれる雰囲気中で加熱することによって水素分離膜３が製造される。
【００５４】
（実験例）
上記第３実施形態に係る粉末圧延装置１００を用いて製造された金属多孔体１２を有する水素分離シート１のサンプルＡ〜Ｃを製造し、この水素分離シート１を取付枠２に溶接した。そして、取付枠２に溶接されたサンプルＡ〜Ｃを常温かつ０．２ＭＰａの窒素圧の雰囲気中に配置し、原料ガスをサンプルＡ〜Ｃの一方側に供給した。なお、サンプルＡは、所定の粒度分布の粉末材料を用いて、第１粉末供給ロール１０３における両端部１０３ａと中央部１０３ｂとの径差、及び、第２粉末供給ロール１０４と圧延ロール１０２との隙間を調整し、金属多孔体１２の端縁部１２ａと水素透過部１２ｂとの粉末供給量の比（端縁部の単位面積あたりの粉末供給重量／水素透過部の単位面積あたりの粉末供給重量）が１．０となるように調整することによって得られたものであり、サンプルＢは、粉末供給量の比が１．５となるように調整することによって得られたものである。また、サンプルＣは、サンプルＡ，Ｂで用いられた所定の粒度分布の粉末材料の一部を、目開き３２μｍの篩で分級し、篩下の粉末材料と分級前の粉末材料とを混合することによって得た粉末材料をサンプルＡと同様に粉末供給量の比が１．０となるように調整することによって得られたものである。
その結果、サンプルＢ，Ｃにおいては、原料ガスが他方側に漏出しなかったが、サンプルＡにおいては、原料ガスが他方側に漏出した。
その後、サンプルＡ〜Ｃにおける金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度を測定してみると、サンプルＡにおける金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度が８５％、サンプルＢにおける金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度が９３％、サンプルＣにおける金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度が９０％であった。したがって、金属多孔体１２の端縁部１２ａの相対密度は、９０％以上であることが好ましいことが確認された。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る水素分離シート及びその製造方法、水素分離膜及びその製造方法、並びに粉末圧延装置及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水素分離シート１の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水素分離シート１の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る水素分離膜３の概略断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る粉末圧延装置１００の概略構成図である。
【図５】粉末圧延装置１００が備える第１粉末供給ロール１０３の構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る粉末圧延装置２００の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１……水素分離シート
１１……水素分離膜
１２……金属多孔体
１２ａ……端縁部
３……水素分離膜
３ａ……端縁部
１００，２００……粉末圧延装置
１０１，１０２……圧延ロール
１０３，１０８……第１粉末供給ロール（第１補助ロール，主供給手段）
１０４…………第２粉末供給ロール（第２補助ロール，補助供給手段）
Ｓ……シート材
【図１】
2005305298.tif 000003
【図２】
2005305298.tif 000004
【図３】
2005305298.tif 000005
【図４】
2005305298.tif 000006
【図５】
2005305298.tif 000007
【図６】
2005305298.tif 000008