連続する空隙構造を持った多孔質炭素繊維を用いたガス分離

東レ株式会社

概要

世界初となるナノサイズの連続する空隙構造を持った多孔質炭素繊維を創出した。今回開発した素材をガス分離膜の構造を支える支持層に用いることで、温室効果ガス(CO2)の分離や水素製造に用いられる高性能分離膜の軽量化やコンパクト化が図られるとともに、分離性能を向上させることができる。本素材の更なる研究・技術開発を進め、カーボンリサイクルの促進や水素社会、省エネ社会の実現に向けて、外部との連携も視野に用途開発を進める。

説明

CO2やバイオガス、水素等の様々なガスの分離には、一般的には吸収法や吸着法が用いられているが、装置が大きく、エネルギー消費によるCO2排出量が多いという課題がある。そのため、膜を用いたガス分離法が注目され、研究が進められているが、ガス分離性能と耐久性を両立させた膜は実用化されていない。
本素材は、炭素でできていることから化学的に安定しており、ガス透過性にも優れている。また、柔軟性に優れる細い繊維状であることから、ガス分離膜の支持層として用いると、モジュールに多くのガス分離膜を収納してコンパクトにでき、軽量化することもできる。当社は本素材の技術確立を目指す。
本素材は様々なガス分離機能層と組み合わせることで、天然ガス精製やバイオガス精製、水素製造など、サステナブル社会の実現に向けて必須とされる、各種高性能分離膜を形成することができる。この高性能分離膜を用いることで、高効率にCO2を分離・回収することが期待できる。
本素材は東レの保有する高分子技術と、トップシェアを誇る炭素繊維技術や水処理等の分離膜技術を融合させることで創出した。東レの得意とする高分子技術を活用することで、すべての細孔空隙と炭素が規則的に連続する多孔質炭素繊維を生み出した。この細孔空隙構造は、孔径サイズをナノレベルからマイクロレベルに任意に作ることが可能である。また、この多孔質炭素繊維の中心部を空洞とした中空糸形状とすることも可能である。