日本科研機構開展高純度分離處理氫分離膜實用化研究
2014-04-15 16:21:08
admin
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據日經技術在線2012年12月5日訊 10月3日成立的日本人工光合成化學工藝技術研究組合（ARPChem）受日本經濟產業省的委托，開始推進“清潔可持續化學工藝基礎技術開發（革新性催化劑）”項目，并于12月1日舉行了成立儀式。
日本經產省將從2012年度起在10年內共向ARPChem提供約150億日元（預計）做為項目研發資金，用于確立作為人類夢想的人工光合成化學的基礎技術。
ARPChem由國際石油開發帝石、住友化學、富士膠片、三井化學、三菱化學5家企業以及精細陶瓷研究中心（JFCC）1家研究機構組成。另外，這些單位還將與東京大學及東京工業大學等6所大學展開共同研究，目標是確立人工光合成化學的基礎技術。該項目的負責人由東京大學理事、副校長辰巳敬擔任。
“清潔可持續化學工藝基礎技術開發（革新性催化劑）”項目就是要實現能像植物一樣，以水（H2O）和二氧化碳（CO2）等為原料，合成出復雜的有機物。具體來說，就是利用能被陽光激發活性的光催化劑，把H2O分解成氫氣（H2）和氧氣（O2），并用氫分離膜對獲得的H2和O2進行高純度分離處理。與此同時，利用新催化劑將CO2變為CO等。*后，以高純度H2和CO為原料氣體來合成碳數為2～4的烯烴類原料（乙烯、丙烯等），用作塑料原料。在上述這些反應中，各種高功能及高性能的催化劑的實用化是關鍵。
目前，塑料的原料是源自石油的石腦油，如果能使上述各反應實現實用化，便可使塑料原料擺脫對石油的依賴。該項目的目標是在2030年，使塑料原料所用石腦油的17％被人工光和作用合成的材料替代。另外，日本化工廠商通過確立可同時解決資源問題和環境問題的人工光合成化學基礎技術并開展相關業務，還有望提高國際競爭力。
技術開發項目大致由3大基礎技術的開發構成。第一項課題是使利用陽光將水高效分解為H2和O2的高性能光催化劑（包括助催化劑）實現實用化。技術研究組合理事長菊地英一（早稻田大學名譽教授）分析說，“現行光催化劑的分解效率僅為0.2～0.3%，要想使這一效率在10年內躍升至10%，恐怕要在科學方面有出色的‘發現’才行，比如說找到革新性的原理，等等”。菊地還表示，為了解決這一難題，“已經從企業和大學抽調超一流的研究人員集中到技術研究組合，組成了‘夢之隊’”。
使高性能光催化劑實用化并模塊化的技術開發由國際石油開發帝石、富士膠片、三井化學及三菱化學負責，同時由東京大學、京都大學及東京理科大學通過共同研究提供支援。
第二項課題是對通過分解H2O而獲得的H2和O2進行高效且高純度分離處理的氫分離膜的實用化和模塊化。相關技術開發由三菱化學和精細陶瓷研究中心負責，并與名古屋工業大學和山口大學展開共同研究。高效氫分離膜方面，計劃實現以沸石、硅石及碳素為基礎材料的膜材料實用化。
第三項課題是對以H2和CO為原料來合成碳數為2～4的烯烴類原料的工藝進行優化，并通過小型中試工廠進行驗證，以確立開展業務運作的基礎。相關技術開發由三菱化學和住友化學負責，與東京工業大學和富山大學進行共同研究。計劃在10年后，即該項目的*后一年確立小型中試工廠規模的合成工藝。