弦鳴楽器ハープ形状革新的水素分子ふるい分離膜の創製と新規分離機構の解明

竖琴弦乐器创新氢分子筛分离膜创制并阐明新分离机理

基本信息

批准号：
18K04757
负责人：
永井一清
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、水素社会の実現に不可欠な水素を精製するために、高分子鎖を弦鳴楽器のハープの弦の様に一定間隔で配列させ、弦（高分子鎖）の間を水素分子のみをふるい作用により選択的に透過・分離させる革新的水素分離膜を創製し、その新規分離機構の解明と分離性能の最適化を行うことを目的とする。ポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーのA成分のナノ自己組織化作用をハープの両端の棹の固定方法として利用して、B成分の高分子鎖をハープの弦の様に配列させることを特徴とする。従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なる弦を弾いて音楽を奏でる様に高分子鎖の振動で水素分子を弾いて分子ふるい作用を促進させる設計と、ゼオライトに代表される無機多孔膜の様な硬いメッシュ形状よりも単位膜面積当たり分離に寄与する面積が大きくなり、かつ柔軟性もある二次元状の薄膜の設計をすることを特徴とする。本研究は3年計画であり、3年目である2020年度で終了する予定であったが、新型コロナウイルス感染症の影響を受け、2023年3月31日までの研究期間の延長となった。本研究課題は当研究室で新たに試作した実験装置を用いている。同装置の停止期間が長く、再稼働のためのメンテナンス等に多くの時間を割かれた。また本研究課題は高圧ガスを用いる上に連続測定が求められるため、研究室内の安全管理面の環境整備の再構築を行う必要もあり、十分に実験を進めることはできなかった。そのため2024年3月31日までの1年間の研究期間の延長を申請し承認された。

为了纯化实现氢社会所必需的氢，本研究的目的是像竖琴、弦乐器的琴弦一样以规则的间隔排列聚合物链，并且仅使用弦之间的氢分子（聚合物链）该项目的目的是创建一种创新的氢气分离膜，通过筛分作用选择性地渗透和分离氢气，阐明其新的分离机制，并优化其分离性能。利用由聚酰亚胺和甲基丙烯酸衍生物组成的ABA型嵌段共聚物的A组分的纳米自组装效应作为固定竖琴两端杆的方法，B组分的聚合物链排列如下竖琴的琴弦的特点是。与基于聚合物膜溶解/扩散机制的传统膜材料设计不同，我们开发了一种设计，其中聚合物链的振动弹奏氢分子以促进分子筛分，类似于拨动琴弦演奏音乐，以及一种设计促进分子筛分作用，如沸石所示例的。本发明的特征在于设计一种二维薄膜，其每单位膜面积具有比诸如无机多孔膜的刚性网状形状更大的有助于分离的面积。灵活的。这项研究是一个为期三年的项目，原定于2020年第三年结束，但由于新型冠状病毒感染的影响，研究期限被延长至2023年3月31日。本研究课题使用我们实验室新研制的原型实验装置。该设备已停用很长时间，为了使其恢复正常运行，需要花费大量时间进行维护。此外，由于该研究项目使用高压气体，需要连续测量，在实验室安全管理方面也需要对环境进行改造，因此实验无法顺利进行。因此，我们申请将研究期限延长一年至2024年3月31日，并获得批准。