2018 Fiscal Year Research-status Report
新規水素精製プロセスの構築を目指した耐久性に優れた水素分離膜の開発
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17K00634
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| Research Institution | Research Institute of Innovative Technology for the Earth |
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Principal Investigator |
伊藤 史典 公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 研究員 (10366429)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 秀尚 公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 主任研究員 (60446408)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分離膜 / 分離性能 / 耐久性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度は、前年度に開発した分離膜を用いて、次の2点を重点的に検討した。①: 更なる高性能な分離膜開発を目指した、分離膜組成の最適化検討。②: ①の検討後、最適化した膜組成で製作した分離膜の、高圧領域での耐久性の確認。
①の課題に対し、分離膜を構成する成分の組み合わせ配合の検討と、組成比の影響を確認した。開発した分離膜は、食品ゲル、吸湿剤、デンプン・アクリル酸ナトリウムグラフト重合体、ポリビニルアルコール等で構成されている。前年度 (H29年度)で決定した配合の組み合わせと組成比を変化させて、最適な膜組成を決定した。この検討での評価対象を、温度: 85℃、全圧: 0.7 MPa、CO2分圧: 0.56 MPa、加湿条件下での、CO2とHeの分離性能試験結果とした。初期の分離性能結果を確認後、湿度を50-80％RHに変化した際の影響も確認した。結果、85℃、0.7 MPaの試験環境下でのCO2とHeの分離に対して、200前後の選択性αを示す分離膜を開発した。その後、この膜組成で製作した分離膜を実用化を想定したプロセスで、かつ85℃、3.6 MPa (CO2分圧: 1.44 MPa)での連続試験を実施した。結果、この試験条件において100 h以上分離性能が安定した分離膜であることを確認した。ここで、この試験条件はH29年度も実施していたため、2つの結果を比較したところ、H30年度に製作した分離膜は、「分離性能」、および「高圧領域での耐性」のどちらにおいても、H29年度の結果を上回っていることを確認した。以上の検討結果から、分離膜組成を最適化したことで、分離性能、高圧耐性がH29年度時に製作した分離膜に比べて向上したために、より高性能な分離膜の開発が出来たことが実証された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H30年度は、H29年度に開発した分離膜の最適化検討を主に実施した。結果、H29年度に製作した膜の分離性能結果を上回る、分離膜を開発できた。また、H30年度の目標であった、実用化プロセスで、かつ高圧系での連続試験を実施したところ、100 h以上安定な分離性能を示すことを確認した。結果をまとめると、分離膜組成を最適化したことで、H29年度時に製作した分離膜に比べて、分離性能の向上と高圧領域での耐久性の向上が実証された。以上の2点から、H30年度の進捗は、「おおむね順調に進展している」といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であるH31年度は、当初の予定通り、H30年度に最適化した分離膜を用いて、新規の水素製造プロセスの提案を行う。既に高圧領域での耐性を有する分離膜は開発出来ているので、この分離膜を用いて引き続き検討する。
先ず、①H30年度まで実施した、分離膜の高圧系での分離性能結果を整理する。ここで、②水素の擬似ガスであるHeの、高圧系での拡散透過が最も高い結果とCO2の透過度が最も低い結果を選出する。これらの試験結果から、開発した分離膜が実際に、どの程度、水素を選択的に透過するか確認する。確認後、混合ガスから選択的な分離を対象とした、水素製造プロセスを提案する。
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| Causes of Carryover |
H30年度は、H29年度に開発した分離膜組成の最適化検討を主に実施した。この最適化に関して、多くの検討項目があり、年間を通じて現場での作業に多大な時間を要した。また、本助成事業以外での業務も非常に多忙であった。H30年度はこれら従事項目に集中したため、予定していた定期的な国内外の学会発表の準備が殆ど困難となり、外部発信に向けた出張を行うことが殆ど出来なかった。
したがって、H30年度は、数回の国内外の学会発表に関する出張を予定していたため、当初支出予定であった旅費の金額を、大きく下回る結果になった。しかしながら、本事業に関連した市場・技術に関する調査のための展示会等は積極的に参加したことで、今後の研究活動に対して重要な情報を得ることが出来た。
最終年度は、H30年度時と同様に、展示会等で、本事業に関した市場・技術に関する調査を継続して実施することを予定している。また、本事業の総括として、出来るだけ多くの学会発表等の外部発信のための出張を、積極的に行う予定である。
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