日本科研机构开展高纯度分离处理氢分离膜实用化研究
2014-04-15 16:21:08
admin
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据日经技术在线2012年12月5日讯 10月3日成立的日本人工光合成化学工艺技术研究组合（ARPChem）受日本经济产业省的委托，开始推进“清洁可持续化学工艺基础技术开发（革新性催化剂）”项目，并于12月1日举行了成立仪式。
日本经产省将从2012年度起在10年内共向ARPChem提供约150亿日元（预计）做为项目研发资金，用于确立作为人类梦想的人工光合成化学的基础技术。
ARPChem由国际石油开发帝石、住友化学、富士胶片、三井化学、三菱化学5家企业以及精细陶瓷研究中心（JFCC）1家研究机构组成。另外，这些单位还将与东京大学及东京工业大学等6所大学展开共同研究，目标是确立人工光合成化学的基础技术。该项目的负责人由东京大学理事、副校长辰巳敬担任。
“清洁可持续化学工艺基础技术开发（革新性催化剂）”项目就是要实现能像植物一样，以水（H2O）和二氧化碳（CO2）等为原料，合成出复杂的有机物。具体来说，就是利用能被阳光激发活性的光催化剂，把H2O分解成氢气（H2）和氧气（O2），并用氢分离膜对获得的H2和O2进行高纯度分离处理。与此同时，利用新催化剂将CO2变为CO等。*后，以高纯度H2和CO为原料气体来合成碳数为2～4的烯烃类原料（乙烯、丙烯等），用作塑料原料。在上述这些反应中，各种高功能及高性能的催化剂的实用化是关键。
目前，塑料的原料是源自石油的石脑油，如果能使上述各反应实现实用化，便可使塑料原料摆脱对石油的依赖。该项目的目标是在2030年，使塑料原料所用石脑油的17％被人工光和作用合成的材料替代。另外，日本化工厂商通过确立可同时解决资源问题和环境问题的人工光合成化学基础技术并开展相关业务，还有望提高国际竞争力。
技术开发项目大致由3大基础技术的开发构成。第一项课题是使利用阳光将水高效分解为H2和O2的高性能光催化剂（包括助催化剂）实现实用化。技术研究组合理事长菊地英一（早稻田大学名誉教授）分析说，“现行光催化剂的分解效率仅为0.2～0.3%，要想使这一效率在10年内跃升至10%，恐怕要在科学方面有出色的‘发现’才行，比如说找到革新性的原理，等等”。菊地还表示，为了解决这一难题，“已经从企业和大学抽调超一流的研究人员集中到技术研究组合，组成了‘梦之队’”。
使高性能光催化剂实用化并模块化的技术开发由国际石油开发帝石、富士胶片、三井化学及三菱化学负责，同时由东京大学、京都大学及东京理科大学通过共同研究提供支援。
第二项课题是对通过分解H2O而获得的H2和O2进行高效且高纯度分离处理的氢分离膜的实用化和模块化。相关技术开发由三菱化学和精细陶瓷研究中心负责，并与名古屋工业大学和山口大学展开共同研究。高效氢分离膜方面，计划实现以沸石、硅石及碳素为基础材料的膜材料实用化。
第三项课题是对以H2和CO为原料来合成碳数为2～4的烯烃类原料的工艺进行优化，并通过小型中试工厂进行验证，以确立开展业务运作的基础。相关技术开发由三菱化学和住友化学负责，与东京工业大学和富山大学进行共同研究。计划在10年后，即该项目的*后一年确立小型中试工厂规模的合成工艺。