高効率水素製造を実現するセラミック膜の最前線：ペロブスカイト型混合導電体を用いた高圧空気からの酸素分離

摘要

混合導電体を使った酸素分離は，酸化物イオンの移動に伴い反対方向へ電子の移動が起きるため（あるいは同一方向へホールが移動），固体電解質内で電荷のバランスがとれる結果，外部回路なしで持続的な酸素の透過が可能となる．混合導電体を用いた空気からの酸素分離の特徴は，極めて高い純度の酸素を一段で分離できるところにある．また，900℃といった高温が必要になるものの，酸素分離後の排ガス（酸素貧化空気）の持つ高温·高圧のエネルギーを回収するシステムとしてガスタービン併設による酸素／電力併産システムの導入により，一定量の酸素を得るために必要な電力を大幅に改善できることも特徴の一つとなっている．本稿では，SrCoO{sub}2.5（以下，SCと略記）の一部を他のカチオンに置換して進めた材料開発について述べた後，開発した材料を使って酸素分離管を試作し，実際に高圧空気からの高純度酸素分離に成功した結果を報告する．また，実用化にはある規模の酸素分離実証試験が必要であることから，この取り組みについて，今後の課題とともに最後に簡単に触れる．