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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

研究課題

研究課題/領域番号 17K00634
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境材料・リサイクル
研究機関公益財団法人地球環境産業技術研究機構

研究代表者

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)

研究分担者 山田 秀尚  金沢大学, 先端科学・社会共創推進機構, 准教授 (60446408)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード高分子膜 / 水素分離膜 / 水素精製プロセス / 分離膜 / 吸水剤 / ガスバリア性 / PVA / 吸水性樹脂 / 水素精製 / 分離性能 / 耐久性 / ガス分離膜の開発 / 高圧での性能試験 / 膜内の配合比 / 環境材料
研究成果の概要

将来的に水素を中心としたクリーンなエネルギー社会へ移行するためには、新たな水素精製技術の開発が必要である。本研究では、この課題に取り組んだ。すなわち、従来の水素分離膜を用いた水素精製法とは異なり、作製した高分子膜のガス透過に関する特徴を利用した、新たな水素精製技術およびプロセスを開発した。先ず、2種類の高分子系の分離膜を作製した。その2種とは、①H2, Heの様な拡散系のガスを優先的に透過することが可能な膜と、②CO2を優先的に透過する膜である。これらの膜の特性を上手く組み合わせた分離技術およびプロセスを提案し、その基礎的な評価検討を行った。結果、高効率な水素精製プロセスを新たに開発できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素を中心としたクリーンなエネルギー社会へ移行するためには、新たな水素精製に対する技術開発が必要である。
この課題に対し、本研究では、①安価で高性能、そして高圧領域で耐性を有する高分子系の膜を開発した。次に、②水素精製に向けた新たなプロセスを提案した。そして、③①で開発した高分子系の膜を、②で提案したプロセスに組み込むことで、従来の水素精製プロセスには無かった、新たなアプローチによるプロセスを開発することが出来た。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Development of a polyvinyl alcohol/sodium polyacrylate composite polymer membrane with cesium carbonate as a mobile carrier for high-performance CO2 capture2022

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Rie Sugimoto, Misato Mori, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Polymers for Advanced Technologies

      巻: 33 号: 5 ページ: 1677-1684

    • DOI

      10.1002/pat.5630

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High performance CO2-facilitated transport membrane fabricated by compounding amine-terminated dendrimer in composite of polyvinyl alcohol and water-absorbing agent2021

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Yuriko Nishiyama, Rie Sugimoto, Misato Mori, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry

      巻: 58 号: 12 ページ: 849-859

    • DOI

      10.1080/10601325.2021.1961589

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the polymer composite composition and amine-based additives on the performance of a polymer composite CO2 separation membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Yuriko Nishiyama, Shuhong Duan, and Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Polymer Bulletin

      巻: 78 号: 1 ページ: 513-528

    • DOI

      10.1007/s00289-020-03122-6

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2-facilitated transport membranes prepared by blending polyvinyl alcohol (PVA) and various water-absorbing agents2021

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Yuriko Nishiyama, Rie Sugimoto, Misato Mori, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      J. Applied polymer science

      巻: 138 号: 15 ページ: 50191-50191

    • DOI

      10.1002/app.50191

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Factors for improving the performance of the separation membranes prepared by the blending of polyvinyl alcohol and a water absorbing agent2021

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Yuriko Nishiyama, Rie Sugimoto, Misato Mori, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Polymer-Plastic Technology and Materials

      巻: 60 号: 6 ページ: 659-669

    • DOI

      10.1080/25740881.2020.1826521

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Examination of selection and combination of water-absorbing agent to blend with polyvinyl alcohol (PVA) in preparing CO2 separation membrane with high performance2020

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito*, Yuriko Nishiyama, Shuhong Duan, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Macromolecular Research

      巻: 28(4) 号: 4 ページ: 365-372

    • DOI

      10.1007/s13233-020-8043-y

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2固定化・有効利用技術の概要2020

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 雑誌名

      環境浄化技術

      巻: 19 ページ: 17-20

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bottom-Up Synthesis of Defect-Free Mixed-Matrix Membranes by Using Polymer-Grafted Metal-Organic Polyhedra2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Hosono, Wenbo Guo, Kenichiro Omoto, Hidetaka Yamada, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 48 号: 6 ページ: 597-600

    • DOI

      10.1246/cl.190131

    • NAID

      130007659781

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2回収用アミン溶液の反応とその圧力依存性2019

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 29 ページ: 199-205

    • NAID

      130007723999

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Biodegradable Polymer Nanospheres Containing Manganese Porphyrin (Mn-Porphyrin)2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Hidetaka Yamada, Kiyoshi Kanamura, Hiroyoshi Kawakami
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials

      巻: 29 号: 3 ページ: 1010-1018

    • DOI

      10.1007/s10904-018-0991-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of high-performance polymer membranes for CO2 separation by combining functionalities of polyvinyl alcohol (PVA) and sodium polyacrylate (PAANa)2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminori Ito, Yuriko Nishiyama, Shuhong Duan, Hidetaka Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Research

      巻: 26 号: 5 ページ: 1061-9

    • DOI

      10.1007/s10965-019-1769-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of CO2 Molecular Gate Membranes for IGCC Process with CO2 Capture2017

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Kai, Shuhong Duan, Fuminori Ito, Satoshi Mikami, Yoshinobu Sato, Shin-ichi Nakao
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 114 ページ: 613-620

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2017.03.1203

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Preparation and mnuplation of silver nanostructure with plasmon activity by a simple method2020

    • 著者名/発表者名
      A. Hyono, R. Yoshitani, M. Takase, K. Suzuki, F. Ito, and M. Chiba
    • 学会等名
      PRiME 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀で修飾したポリスチレン粒子の光学特性2020

    • 著者名/発表者名
      吉谷立, 鈴木啓太, 高瀬舞, 伊藤史典, 千葉誠, 兵野篤
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2020年冬季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素分離回収用新規材料の開発と実用化展開2020

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 学会等名
      第32回CES21(Chemical Engineering & Science 21)講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simulation of Amine-Based CO2 Capture Using Transition State Theory2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      17th International Conference on Carbon Dioxide Utilization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球温暖化対策技術開発におけるミクロとマクロの分子科学2019

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 学会等名
      分離技術会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CO2回収技術の最新動向2019

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 学会等名
      新化学技術推進協会エネルギー・資源技術部会エネルギー分科会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MDシミュレーションによるモノエタノールアミン、ブチルエタノールアミン水溶液の液体構造の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡田真紀、藤田拳人、保科貴亮、山田秀尚、辻智也、日秋俊彦
    • 学会等名
      第51回日本大学生産工学部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子化学計算と反応速度論によるpH及び基質濃度の追跡シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      山口徹、山田秀尚、眞田昭平、藤原崇幸、堀憲次
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 313Kにおけるブチルエタノールアミンおよびメチルジエタノールアミン水溶液のCO2吸収に伴う電気伝導度の変化2018

    • 著者名/発表者名
      藤田拳人、岡田真紀、保科貴亮、山田秀尚、辻智也、日秋俊彦
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Calculation of Physical Properties of Materials with QM and MD Simulations2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yamaguchi, H. Yamada, T. Fujiwara, K. Hori
    • 学会等名
      8th International Symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 313Kにおけるブチルエタノールアミン水溶液のCO2吸収に伴う溶液物性の変化2018

    • 著者名/発表者名
      藤田拳人, 岡田真紀, 保科貴亮, 山田秀尚, 辻智也, 日秋俊彦
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] The Chemistry of Amine-Based CO2 Capture2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Chemical Science and Technology for Sustainable Development
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミン系材料を用いたCO2分離回収技術の研究開発2017

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] CO2削減、省エネに関する新技術、採用事例、規制対応2017

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚 (を含めた全75名)
    • 総ページ数
      565
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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