研究部門
機能性CO₂分離膜の開発
イオン液体含有CO₂分離膜の開発
脱炭酸により低炭素化が実現できるプロセスは沢山ありますが温度・圧力・湿度・組成などといったガス性状の多様性やエネルギーコスト，設置スペースの問題から脱炭酸技術の普及は進んでいないのが現状です．膜分離法は省エネルギー且つコンパクトな脱炭酸プロセスを構築可能な技術で最近とても注目されています．しかし既存のCO₂選択透過膜は十分なCO₂透過速度とCO₂透過選択性を併せ持つものが少なく，未だ実用化に課題があります．本研究では革新的CO₂輸送媒体としてイオン液体に注目し，そのイオン液体をゲル化することで，全く新規な概念のCO₂選択透過膜の開発に取り組んでいます．イオンゲルの機械的強度をさらに強くするために相互新入網目構造という特殊な構造を持った高強度イオンゲル（ダブルネットワーク（DN）イオンゲル）の創製にも世界ではじめて成功しています（図1）イオン液体を大量に含有する高強度ゲルの薄膜化にも成功し（図２）高いCO₂選択透過性能を確認しています．一方で，CO₂と化学的に反応できるイオン液体を用いた機能性CO₂分離膜（促進輸送膜）にも世界で初めて成功し，近年注目されているDirect Air Captureへの適用を目指した研究にも取り組んでいます．創製したイオンゲル膜は世界トップクラスのCO₂透過速度とCO₂選択性を有しており（図3），化石燃料燃焼ガスや排ガス，空気からの直接CO₂分離回収など，様々な用途への応用展開が期待されます．
図１ 高強度イオンゲルの機械的強度評価（左）および高強度イオンゲルフィルム（右）
図２ 高強度イオンゲル薄膜
図３ 反応性イオン液体含浸膜のCO₂選択透過性能
