開発機械・岩盤力学・資源開発技術

[2508] Surface functionalization of high free volume polymers towards hydrogen separation materials

^○木下陽介^1,2, 楠田啓¹, 日下英史¹, 陳友晴¹, Sivaniah Easan², 馬渕守¹ (1.京都大学大学院　エネルギー科学研究科, 2.京都大学 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）)

司会: 羽柴公博(東京大学)

Keywords:ガス分離膜、水素製造、表面改質、マイクロポーラスポリマー

天然ガスやメタンハイドレートといった炭化水素燃料の改質を用いた水素製造技術は、工業用オンサイト水素製造や燃料電池自動車向け水素ステーションのみにとどまらず、家庭用燃料電池コージェネレーション向け燃料処理など様々な用途でニーズの高まっている分野である。しかしながら、実績のあるPSA方式は多量の水素損失が見込まれることから、近年そのシステムの小型化、高効率化に向け膜材料を用いた水素分離の研究が多くなされている。本研究では、従来材に比べ高い水素透過率を誇るマイクロポーラスポリマーが抱える低ガス選択分離率の課題を解決すべく、水素のみを選択的に透過するガスバリア膜をマイクロポーラスポリマー表面に数ナノから数十ナノレベルの膜厚で調整し界面重合することでガスの拡散係数をコントロールし、水素透過率を大幅に損失することなく、水素選択分離率を向上させた。本研究で使用した材料の一つであるポリドーパミンは生体由来材料であり、高い薬品耐性と親水性を併せ持つだけでなく、膜材の表面エネルギーの低下が見込めることから、更なる多層膜材の作製や蒸気分離などの異なる分野での応用も期待される。