Die neue Membran erweitert das Angebot an Palladiumlegierungen, ermöglicht hochreinen Wasserstoff ohne zusätzliche Heizsysteme, reduziert Materialverschleiß und senkt Energiekosten

12. September 2025

Tokio, Japan – TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES Co., Ltd., verantwortlich für das industrielle Edelmetallgeschäft von TANAKA, hat eine Palladiumlegierungs-Membran entwickelt, die bereits bei niedrigen Temperaturen um 300 ℃ eine hohe Wasserstoffdurchlässigkeit ermöglicht.

Im Vergleich zu bisherigen Lösungen erreicht die Neuentwicklung eine deutlich bessere Leistung bei gleichzeitig geringeren Betriebstemperaturen. Erste Muster für Kunden werden ab dem 15. September 2025 verfügbar sein.

Wasserstoffdurchlässige Membran aus Palladiumlegierung (PdCu39)

Unter den PdCu-Legierungsmembranen weist PdCu40 (eine Legierung mit 60 % Palladium- und 40 % Kupferanteil) bekanntermaßen die höchste Wasserstoffdurchlässigkeit auf. Die Reinigung von Wasserstoff mit PdCu40 erfordert jedoch hohe Temperaturen von etwa 400 ℃. TANAKA untersuchte das Mischungsverhältnis von Palladium in PdCu-Membranen und konnte die Leistungsfähigkeit mit PdCu39 (61 % Palladium, 39 % Kupfer) entscheidend maximieren.

Bisher war die hohe Wasserstoffdurchlässigkeit von PdCu39 nicht bekannt. Grund war, dass bereits ein geringer Anteil der fcc-Phase (*1) die Wasserstoffpermeation deutlich verringerte und es als schwierig galt, eine reine bcc-Phase (*2) zu erzielen. Durch ein spezielles, von TANAKA entwickeltes Wärmebehandlungsverfahren – basierend auf jahrzehntelanger Edelmetallforschung – wurde es möglich, eine vollständige bcc-Phase herzustellen und dieses Produkt zur Marktreife zu bringen.

Mechanismus der Wasserstoffpermeation bei Membranen auf Palladiumbasis

Mit den jüngsten Fortschritten in der Wasserstoffreinigungstechnologie steigt die Nachfrage nach Membranen, die auch bei niedrigeren Temperaturen zuverlässig arbeiten.
Für die Herstellung von hochreinem Wasserstoff wird Wasserstoffgas meist aus Methanol-Wasser-Gemischen erzeugt und über Module mit wasserstoffdurchlässigen Membranen gereinigt. Während Wasserstoff bereits bei ca. 300 ℃ entsteht, entfalten herkömmliche Membranen ihre volle Wirkung erst bei 400 ℃ oder höher. Das machte zusätzliche Heizsysteme notwendig, die die Kosten erhöhten und zudem gasförmige Verunreinigungen erzeugten.

Das neue Produkt ermöglicht die Reinigung bereits bei rund 300 ℃, wodurch zusätzliche Heiztechnik entfällt und die Materialoxidation reduziert wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass es zur Senkung der Energiekosten, einschließlich Stromkosten und CO₂-Emissionen, beiträgt.

Eine wissenschaftliche Präsentation zu diesem Produkt erfolgt auf der „Fall Meeting 2025“ des Japan Institute of Metals and Materials an der Hokkaido-Universität vom 17. bis 19. September 2025.

■ Produkteigenschaften
・Wirksam bei niedrigen Temperaturen um 300 ℃
・Hohe Wasserstoffdurchlässigkeit durch vollständige bcc-Phase
・Membran ohne Mikrolöcher
・Kein zusätzliches Heizsystem erforderlich, wodurch die Oxidation der Anlagen während des Heizvorgangs reduziert wird
・Ermöglicht eine Verkleinerung der Wasserstoffreinigungsanlagen

Pd/Cu-Verhältnis in PdCu-Legierungen und Wasserstoffdurchlässigkeit bei 300 ℃

Temperaturabhängigkeit der Wasserstoffpermeationsleistung

Unterschiede im bcc-Phasen-/fcc-Phasenverhältnis von PdCu39 in Abhängigkeit von den Wärmebehandlungsbedingungen

■ Verfügbare Abmessungen und Formen (Prototypen für Tests)

Dicke	Breite	Form
ab 10 µmT	bis 120 mm	Folien (quadratisch, rund usw.)

20250912_TANAKA entwickelt wasserstoffdurchlässige Palladiumlegierungs-Membran für den Niedrigtemperaturbereich ab 300 ℃.pdf

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*1 fcc-Phase: Metallische Phase mit einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur
*2 bcc-Phase: Metallische Phase mit einer kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur