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(jù)日經(jīng)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(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的委托，開始推進“清潔可持續(xù)化學工藝基礎技術開發(fā)（革新性催化劑）”項目，并于12月1日舉行了成立儀式。
日本經(jīng)產(chǎn)省將從2012年度起在10年內(nèi)共向ARPChem提供約150億日元（預計）做為項目研發(fā)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(fā)帝石、住友化學、富士膠片、三井化學、三菱化學5家企業(yè)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(yè)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(xù)化學工藝基礎技術開發(fā)（革新性催化劑）”項目就是要實現(xiàn)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(fā)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?yōu)镃O等。*后，以高純度H2和CO為原料氣體來合成碳數(shù)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(xiàn)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(huán)境問題的人工光合成化學基礎技術并開展相關業(yè)務，還有望提高國際競爭力。
技術開發(fā)項目大致由3大基礎技術的開發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(nèi)躍升至10%，恐怕要在科學方面有出色的‘發(fā)現(xiàn)’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(jīng)從企業(yè)和大學抽調(diào)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(fā)由國際石油開發(fā)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(fā)由三菱化學和精細陶瓷研究中心負責，并與名古屋工業(yè)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(xiàn)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(shù)為2～4的烯烴類原料的工藝進行優(yōu)化，并通過小型中試工廠進行驗證，以確立開展業(yè)務運作的基礎。相關技術開發(fā)由三菱化學和住友化學負責，與東京工業(yè)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(guī)模的合成工藝。