高分子膜によるCO 分離技術 「分子ゲート膜」

高分子膜によるCO2分離技術
「分子ゲート膜」
公益財団法人 地球環境産業技術研究機構
化学研究グループ
CO2分子ゲート機構によるCO2分離
CO2分子ゲート機能：膜中のCO2分子が
供給側
H2の透過を阻止
CO2は通過可能
CO2
H2
0.33nm
0.29 nm
高
NH2
OH
圧力
O
N
低
透過側
HO HN
PAMAM系デンドリマー
・優れたCO2選択性
RITE化学グループ
NH
H2N
O
O
HN
HO NH2
デンドリマー含有高圧型架橋PEG膜
HN
H2N
N
N
O
O
NH2
N
H
NH
NH2
O-OH-PAMAM dendrimer
+
+
O
O
O
O
O
O
TMPTMA
-10
1000
CO2
α
H2
10
-11
100
CO2
10
-12
α
10
10
-13
H2
10
-14
0
1
2
3
CO2圧
4
5
6
PCO2, atm
7
1
QCO2, QH2およびαCO2/H2のCO2分圧依存性
PAMAM/PEGDMA/TMPTMA = 50/37.5/12.5,
Feed : 100 mL/min,Sweep : 20 ml/min,
T = 313 K, R.H. = 80%
RITE化学グループ
α（CO2/H2）/（－）
PEGDMA
10
CO2/H2 選択性
N
H
O
O
透過速度 （Q）/ （m 3(STP)/(m2 s Pa)）
H2N
均一フィルムのCO2分離性能と目標膜性能
膜厚：500μm ⇒薄膜化？
50
RITE
CO/H
/H selectivity
CO
2 2 22選択性(―)
40
50-100倍
9
7
10
6
30
4
2
3
8
1
10
Science
10
-13
10
第１目標
5
20
0
-14
10
11
-12
35℃
10
-11
(1)
10
-10
10
-9
2
2 s Pa)
Permeance,
m /3 (STP)/(m
s Pa)
CO 透過速度
m3(STP)/(m
2
(1) H. Lin B.Freeman et al., Science, 311, 639-642 (2006).
分離膜、モジュール、システムの開発*
H2N
N
H
HN
H2N
O
O
N
N
O
O
NH2
N
H
NH
NH2
O-OHOH-PAMAM dendrimer
+
・膜材料
・製膜方法
・膜構造
・プロセス適合性
・耐久性
・分離メカニズム
PEGDMA
+
TMPTMA
互
相
力
協
「デンドリマー膜材料（アクリレート／PVA）」
分離膜の開発：京都研究室、倉敷研究室
(RITE)
次世代型膜モジュール技術研究組合
相
互
協
力
相互協力で
効率的に
研究開発を推進
分離機能層
相互協力
「膜断面とプロト型モジュール」
膜モジュールの開発：茨木研究室
・膜モジュール
・モジュール構造
・耐久性
「高精度模擬ガス試験装置」
膜分離システムの開発：富津研究室
*: 次世代型膜モジュール技術研究組合が経済産業省より受託
国際動向： ＣＳＬＦ認定プロジェクト
米国ＤＯＥ／ＮＥＴＬでの共同実験
RITE開発の大気圧用膜モジュール試験
分子ゲート膜モジュール
大気圧ガスからのCO2/N2の膜分離実験
RITE化学グループ