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公開番号2024159103
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023074869
出願日2023-04-28
発明の名称水素分離フィルター
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類B01D 71/02 20060101AFI20241031BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】高い水素選択性を有する水素分離膜を提供する。
【解決手段】水素分離フィルターは、第1の金属の箔と、前記箔上に形成された第2の金属からなる格子拡張層と、前記格子拡張層上に形成された、第3の金属からなる水素解離層と、を含む。前記第1の金属は、Pd、V、Ta、Nb、及びこれらの合金からなる群から選択される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の金属の箔と、
前記箔上に形成された第２の金属からなる格子拡張層と、
前記格子拡張層上に形成された、第３の金属からなる水素解離層と、
を含み、
前記第１の金属が、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、及びこれらの合金からなる群から選択され、
前記第２の金属がＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＰｄであるか、又は
前記第２の金属がＮｂ、Ｗ、Ｍｏ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＶであるか、又は
前記第２の金属がＮｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＴａであるか、又は
前記第２の金属がＭｇ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＴｉであるか、又は
前記第２の金属がＥｕ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＮｂである、水素分離フィルター。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記第１の金属がＶである、請求項１に記載の水素分離フィルター。
【請求項３】
前記第３の金属がＰｄである、請求項１に記載の水素分離フィルター。
【請求項４】
前記第２の金属がＡｇである、請求項１に記載の水素分離フィルター。
【請求項５】
前記第３の金属と同じ組成及び結晶構造を有するバルク金属の格子定数ａ
３ｂ
と、前記水素解離層における前記第３の金属の格子定数ａ
３
であって、前記格子拡張層と前記水素解離層の間の界面に対して垂直な結晶面の面間隔から求めた格子定数ａ
３
が、下記式（１）を満たす、請求項１に記載の水素分離フィルター。
ａ
３ｂ
＜ａ
３
（１）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素分離フィルターに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
水素の精製方法として、金属膜を用いた膜分離法が知られている。特許文献１には、純パラジウム板の両面にパラジウム銀膜をスパッタにより形成して得られた水素分離膜が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１０９１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より高い水素選択性を有する水素分離膜が望まれている。本開示はより高い水素選択性を有する水素分離膜を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の態様は以下のものを含む。
［態様１］
第１の金属の箔と、
前記箔上に形成された第２の金属からなる格子拡張層と、
前記格子拡張層上に形成された、第３の金属からなる水素解離層と、
を含み、
前記第１の金属が、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、及びこれらの合金からなる群から選択され、
前記第２の金属がＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＰｄであるか、又は
前記第２の金属がＮｂ、Ｗ、Ｍｏ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＶであるか、又は
前記第２の金属がＮｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＴａであるか、又は
前記第２の金属がＭｇ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＴｉであるか、又は
前記第２の金属がＥｕ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、及びこれらの合金からなる群から選択され、且つ前記第３の金属がＮｂである、水素分離フィルター。
［態様２］
前記第１の金属がＶである、態様１に記載の水素分離フィルター。
［態様３］
前記第３の金属がＰｄである、態様１又は２に記載の水素分離フィルター。
［態様４］
前記第２の金属がＡｇである、態様１～３のいずれか一つに記載の水素分離フィルター。
［態様５］
前記第３の金属と同じ組成及び結晶構造を有するバルク金属の格子定数ａ
３ｂ
と、前記水素解離層における前記第３の金属の格子定数ａ
３
であって、前記格子拡張層と前記水素解離層の間の界面に対して垂直な結晶面の面間隔から求めた格子定数ａ
３
が、下記式（１）を満たす、態様１～４のいずれか一つに記載の水素分離フィルター。
ａ
３ｂ
＜ａ
３
（１）
【発明の効果】
【０００６】
本開示の水素分離膜は高い水素選択性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施形態に係る水素分離フィルターの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照して実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する場合がある。説明の都合上、図面中の各部材の寸法比率及び形状が誇張され、実際の寸法比率及び形状とは異なる場合がある。また、本願において記号「～」を用いて表される数値範囲は、記号「～」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む。本願において開示された数値範囲の上限値及び下限値は、単独で又は任意に組み合わせて用いることができる。
【０００９】
本願において、「～を含む」及び「～を含有する」は追加の成分を含み得ることを意味し、「～からなる」及び「～から本質的になる」を包含する。「～から本質的になる」は、実質的に悪影響を及ぼさない追加の成分を含み得ることを意味する。「～からなる」は、記載される材料のみを含むことを意味するが、不可避の不純物を含むことを除外しない。
【００１０】
本願において「垂直」とは正確な垂直だけではなく実質的な垂直も含み、「平行」とは正確な平行だけではなく実質的な平行も含む。また、本願において「～上に」は、文脈上特に明記されていない限り、「直接的に～上に」及び「間接的に～上に」の両方を包含する。
（【００１１】以降は省略されています）

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