AbstractHydrogen pumping by superpermeation through a pure iron membrane exposed to hydrogen atoms on its upstream side and the compression of the released H2 molecules on the downstream side has been investigated at various driving pressures between 10−6 and 10−3 mbar and in the presence of helium. The compression has been extended to downstream pressures around 10 mbar with corresponding compression factors up to 6×105. They are considerably reduced if the membrane temperature is raised from 520 to 930 K. In the low downstream pressure regime up to 1 mbar the pressure increase depends linearly on both time and atomic flux onto the membrane. Hydrogen pump speeds of about 30 1/s in the 10−6 mbar range are attained with the small oil-free permeation cell. A helium inlet upstream to a partial pressure of 10−3 mbar has no influence on the hydrogen superpermeation. Hydrogen is selectively pumped out.The data are important for the technical utilization of the superpermeation effect, particularly in fusion devices.
純鉄メンブレンを透過する水素のスーパー透過による水素ポンピングと、上流側で水素原子に曝露された際の下流側での放出H₂分子の圧縮について、10⁻⁶〜10⁻³ mbarの様々な駆動圧力下およびヘリウム存在下で調査した。圧縮は下流側圧力が約10 mbarまで拡張され、対応する圧縮係数は最大6×10⁵に達した。メンブレン温度を520 Kから930 Kに上昇させると、これらは大幅に減少する。低下流圧力領域（最大1 mbar）では、圧力上昇は時間とメンブレンへの原子フラックスの両方に線形に依存する。小型のオイルフリー透過セルにより、10⁻⁶ mbar領域で約30 1/sの水素ポンプ速度が達成される。上流側へのヘリウム導入は、分圧10⁻³ mbarまで水素スーパー透過に影響を与えない。水素は選択的にポンピングされる。これらのデータは、スーパー透過効果の技術的利用、特に核融合装置において重要である。