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公開番号2025170204
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-18
出願番号2024075025
出願日2024-05-06
発明の名称水素透過構造体および水素透過構造体の製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類B01D 71/02 20060101AFI20251111BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】強度の低下を抑制する水素透過構造体および水素透過構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】水素透過構造体10は、水素を解離させる水素透過膜20と、水素透過膜20と膜厚方向DTに接続されているとともに、解離した水素が通過する金属酸化膜30と、水素透過膜20とで金属酸化膜30を挟んでいる基材40と、を備え、金属酸化膜30は、ALDを用いてアモルファスの酸化金属で形成されており、基材40には、膜厚方向DTに延びているとともに、金属酸化膜30を通過した水素が再結合し、再結合した水素が通過する貫通穴45が形成されており、貫通穴45は、エッチングを用いて形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素透過構造体であって、
水素を解離させる水素透過膜（２０）と、
前記水素透過膜と前記水素透過膜の膜厚方向（ＤＴ）に接続されているとともに、解離した水素が通過する金属酸化膜（３０）と、
前記水素透過膜とで前記金属酸化膜を挟んでいる基材（４０）と、
を備え、
前記金属酸化膜は、アモルファスの酸化金属を含み、
前記基材は、前記膜厚方向に延びている貫通穴（４５）を有し、
前記金属酸化膜を通過した水素が再結合し、再結合した水素が前記貫通穴を通過する水素透過構造体。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記金属酸化膜は、アモルファスのＡｌ
２
Ｏ
３
を含む請求項１に記載の水素透過構造体。
【請求項３】
前記金属酸化膜は、アモルファスのＴｉＯ
２
を含む請求項１に記載の水素透過構造体。
【請求項４】
前記金属酸化膜の膜厚は、１０ｎｍ以上、１６０ｎｍ以下とされている、請求項１に記載の水素透過構造体。
【請求項５】
前記水素透過膜の膜厚は、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とされている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の水素透過構造体。
【請求項６】
水素透過構造体の製造方法であって、
水素を解離させる水素透過膜（２０）と、
前記水素透過膜と前記水素透過膜の膜厚方向（ＤＴ）に接続されているとともに、解離した水素が通過する金属酸化膜（３０）と、
前記水素透過膜とで前記金属酸化膜を挟んでいる基材（４０）と、
を形成し、
前記金属酸化膜を、ＡＬＤを用いてアモルファスの酸化金属で形成し、
前記膜厚方向に延びているとともに、前記金属酸化膜を通過した水素が再結合し、再結合した水素が通過する貫通穴（４５）を前記基材に形成し、
前記貫通穴を、エッチングを用いて形成する水素透過構造体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水素透過構造体および水素透過構造体の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、水素透過金属膜と、多孔質Ｎｉめっき皮膜と、拡散防止層とを備える、金属複合水素透過膜が知られている。多孔質Ｎｉめっき皮膜は、界面活性剤を含有するめっき浴を用いた電解めっきによりＮｉめっき皮膜を形成し、Ｎｉめっき皮膜中の界面活性剤を燃焼除去することにより形成されている。拡散防止層は、水素透過金属膜と多孔質Ｎｉめっき皮膜との間の界面に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－３９０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された金属複合水素透過膜では、水素透過金属膜を支持する基材としての多孔質Ｎｉめっき皮膜がめっきによって形成されている。めっきでは、比較的大きい膜厚の皮膜を形成することが困難であるため、多孔質Ｎｉめっき皮膜の膜厚は、比較的小さい。このため、金属複合水素透過膜の強度は、比較的低くなる。
【０００５】
本開示は、強度の低下を抑制する水素透過構造体および水素透過構造体の製造方法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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、水素透過構造体であって、水素を解離させる水素透過膜（２０）と、水素透過膜と水素透過膜の膜厚方向（ＤＴ）に接続されているとともに、解離した水素が通過する金属酸化膜（３０）と、水素透過膜とで金属酸化膜を挟んでいる基材（４０）と、を備え、金属酸化膜は、アモルファスの酸化金属を含み、基材は、膜厚方向に延びている貫通穴（４５）を有し、金属酸化膜を通過した水素が再結合し、再結合した水素が貫通穴を通過する水素透過構造体である。
【０００７】
また、請求項６に記載の発明は、水素透過構造体の製造方法であって、水素を解離させる水素透過膜（２０）と、水素透過膜と水素透過膜の膜厚方向（ＤＴ）に接続されているとともに、解離した水素が通過する金属酸化膜（３０）と、水素透過膜とで金属酸化膜を挟んでいる基材（４０）と、を形成し、金属酸化膜を、ＡＬＤを用いてアモルファスの酸化金属で形成し、膜厚方向に延びているとともに、金属酸化膜を通過した水素が再結合し、再結合した水素が通過する貫通穴（４５）を基材に形成し、貫通穴を、エッチングを用いて形成する水素透過構造体の製造方法である。
【０００８】
金属酸化膜がアモルファスの酸化金属を含むことにより、金属酸化膜には、粒界およびクラックが比較的少なくなる。この金属酸化膜によって、基材の貫通穴を、めっきではなくエッチングを用いて形成するとき、エッチング液やエッチングガスが水素透過膜と接触することが抑制される。また、エッチングを用いると、基材の厚みに関係なく、貫通穴を形成することができる。したがって、基材の厚みを十分確保できるため、水素透過構造体の強度の低下が抑制される。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態の水素透過構造体の断面図。
水素透過構造体の製造方法を示すフローチャート。
実施例１－３および比較例１－２における金属酸化膜、金属酸化膜の膜厚および水素透過係数の比率の関係を示した図表。
実施例１－２および比較例１における金属酸化膜の膜厚および水素透過係数の比率の関係をまとめたグラフ。
実施例３および比較例２における金属酸化膜の膜厚および水素透過係数の比率の関係をまとめたグラフ。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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