電場によるCO2固体吸収剤中の拡散速度向上技術の開発

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05579
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小玉 聡 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90589417)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: CO2分離回収 / 固体吸収剤 / アミン / 電場

研究実績の概要

この研究では、省エネルギーかつ耐久性の高いCO2分離回収技術として研究がすすめられているCO2固体吸収剤のCO2吸収・放散速度を静電場を用いて加速させる技術を開発している。本年度は、初年度に課題となっていた測定の再現性を向上させるための検討を行った。初年度に引き続き、規則的な細孔構造を持つ陽極酸化アルミナ製のフィルターと不規則な細孔構造を持つPTFE製メンブレンフィルターを用い、CO2の吸収速度および吸収容量に対する電場の影響を評価した。
初年度に課題となった測定の再現性を評価するため、測定誤差を定量化するためブランク状態における濃度の変動を測定した。あわせてガスライン、サンプルの前処理、反応器の密閉性を見直し、電場の効果を評価した結果、測定誤差を上回る効果が得られたことを改めて確認した。電場の効果は、細孔へのアミンの担持率が高い条件でより顕著となることも明らかとなった。
以前より、実験開始直後のCO2吸収量は総吸収量に与える影響が大きいことが課題であったため、本年度は測定精度を向上させるためにガスを全量サンプリングしてガス分析を行う手法を検討した。サンプリングバッグにガスを捕集後分析する手法を試みたが、操作が非常に煩雑であり、またガスクロマトグラフでの分析時に外気が混入するなどして安定した測定結果を得ることが困難だった。このため、サンプリング操作を自動化し、再現性と操作性を向上させるための装置を設計し、部品を調達した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

測定誤差を低下させるための、ガスラインの見直しやサンプリング方法、装置の気密性向上、固体吸収剤の前処理などの手順の見直しに予想以上の時間を要したため、本来計画していた進捗に対して若干の遅れが生じた。さらに、上記の対策に伴って実験手順が煩雑となったため実験時の負担が増加し、当初予定していた条件（試薬やガス濃度の変更など）での実験を一部行えていない状況である。

今後の研究の推進方策

実験時の負担を減らすため、また測定時の外気の混入を避けるために自動測定装置の設計及び部品購入を行った。次年度はこれを用いて長時間の連続運転を行う。次年度は最終年度であるため、電場により吸収初期の速度が向上するメカニズムを解明するために実験装置を増設して実験回数を増加させ、予定していた条件での実験を行う。

次年度使用額が生じた理由

初年度に引き続き、コロナウイルス感染症対策に伴い学生の出校が制限されたことと、ガスラインや実験手順の見直しに伴って実験の実施回数が予定を下回ったため、試薬やガスの購入量が予定を下回った。また、当初購入を予定していたガスサンプリング装置を内製したため、若干の予算の減少が見られた。本年度はサンプリング、実験及び測定装置を増設してデータ取得を加速する。