[发明专利]用于氢气制造用过滤器的薄膜支持基板及氢气制造用过滤器制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于氢气制造用过滤器制造方法，特别是将各种碳氢化合物系燃料进行水蒸气改性并且为生成燃料电池用的富氢气体的氢气制造用过滤器制造方法。

另外，涉及氢气制造用过滤器，特别是涉及将各种碳氢化合物类燃料进行水蒸气改性、并为生成燃料电池用的富氢气体的氢气制造用过滤器所用的薄膜支持基板，以及将该支持薄膜支持基板用于氢气制造用过滤器制造方法。

背景技术

近年来，从地球环境保护的观点出发，担心会产生二氧化碳等的地球变暖气体，另外，由于能量效率高，将氢气作为燃料这件事情变得引人注目。特别是，燃料电池能将氢气直接变换成电力，或者利用产生的热发电及废热供暖系统方面，因为有高的能量变换效率也引人注目。到此为止，虽然燃料电池用于宇宙开发或海洋开发等的特殊条件，最近，已经进入汽车或家庭用分散电源用途的开发。另外，也正在开发携带机器用的燃料电池。

燃料电池是将天然气、汽油、丁烷气、甲醇等的碳氢化合物改性得到的富氢气体以及将与空气中的氧气起电化学反应直接抽出电气的发电装置。一般地，燃料电池是由将碳水化合物系燃料进行水蒸气改性而生成富氢气体的改性器、产生电的燃料电池本体以及将产生的直流电流变换成交流电流的变换器构成的。

这样的燃料电池，通过使用于燃料电池本体的电解质、反应形式等，分为磷酸型燃料电池(PAFC)、溶融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物型燃料电池(SOFC)、强碱型燃料电池(AFC)以及固体高分子型燃料电池(PEFC)。其中，固体高分子型燃料电池(PEFC)与磷酸型燃料电池(PAFC)、强碱型燃料电池(AFC)等其他燃料电池相比较，具有电解质是固体这方面的有利条件。

但是，固体高分子型燃料电池(PEFC)使用白金作催化剂，并且，由于工作温度较低，电极催化剂因少量的CO而使催化剂中毒，特别是，在高电流密度区域存在着性能劣化的缺点。因此，必须将由改性器生成的改性气体(富氢气体)所含有的CO浓度会降低到10ppm的程度，以便制造高纯度的氢气。

作为从改性气体中除去CO的方法之一，利用将Pd合金膜作为过滤器来使用的膜分离法。Pd合金膜是，膜上的小洞或裂纹等假设原理上只让氢气可渗透，通过让改性气体侧变成高温高压(例如300℃、3～100kg/cm²)，在低氢气分压侧让氢气穿过。

利用上述这样的膜分离法，虽然由于氢气的穿过速度与膜厚成反比例，要求薄膜化，但是，Pd合金膜从机械强度方面出发，到其单体为30μm程度的薄膜化为限度，在膜厚使用十几μm左右的Pd合金膜的情况下，在Pd合金膜的低氢气分压侧配置有多孔结构的支持体。但是，由于Pd合金膜与支持体以单独的方式装在改性器上，为得到良好的焊接会降低作业性，此外，会在Pd合金膜与支持体之间产生擦痕，存在着Pd合金膜的耐久性不充分的问题。

为了解决上述问题，开发了使用粘接剂、使Pd合金膜与多孔结构的支持体一体化的过滤器。但是，必须从位于支持体孔部的Pd合金膜上除去粘接剂，带来了制造工序繁杂的问题。还有，由于在高温高压下使用改性器，难以避免粘接剂的劣化，不能充分地发挥过滤器的耐久性。

进一步，为了维持支持体所希望的强度，支持体所具有的孔部开口直径的大小就受到了限制，进而，氢气穿透有效的Pd合金膜的面积扩大也受到了限制，带来了提高氢气透过效率的障碍。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可用于燃料电池的改性器中的、能稳定地制造出高纯度的氢气气体的氢气制造用过滤器的制造方法。

为了完成上述目的，本发明包括：在具有多个贯通孔的导电性基体材料的一个面上，通过磁铁附设金属板的贯通孔堵塞工序；从没有附设上述金属板的上述导电性基体材料面的一侧，在导电性基体材料上与暴露于贯通孔内的上述金属板上形成镀铜层，并填补上述贯通孔的上述镀铜工序；在除去上述金属板后的上述导电性基体材料的面上，通过电镀形成Pd合金膜的膜形成工序；以及通过选择性蚀刻除去上述镀铜层的除去工序。

另外，本发明包括：在具有多个贯通孔的导电性基体材料的一个面上，粘贴绝缘性薄膜的粘贴工序；在没有粘贴该绝缘性薄膜的上述导电性基体材料的面上，形成镀铜层以填补上述贯通孔的镀铜工序；在除去上述绝缘性薄膜后的导电性基体材料的面上，通过电镀形成Pd合金膜的膜形成工序；以及通过选择性蚀刻除去上述镀铜层的除去工序。