日本科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展高純度分離處理氫分離膜實(shí)用化研究
2014-04-15 16:21:08
admin
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據(jù)日經(jīng)技術(shù)在線(xiàn)2012年12月5日訊 10月3日成立的日本人工光合成化學(xué)工藝技術(shù)研究組合（ARPChem）受日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的委托，開(kāi)始推進(jìn)“清潔可持續(xù)化學(xué)工藝基礎(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)（革新性催化劑）”項(xiàng)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(yù)計(jì)）做為項(xiàng)目研發(fā)資金，用于確立作為人類(lèi)夢(mèng)想的人工光合成化學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)。
ARPChem由國(guó)際石油開(kāi)發(fā)帝石、住友化學(xué)、富士膠片、三井化學(xué)、三菱化學(xué)5家企業(yè)以及精細(xì)陶瓷研究中心（JFCC）1家研究機(jī)構(gòu)組成。另外，這些單位還將與東京大學(xué)及東京工業(yè)大學(xué)等6所大學(xué)展開(kāi)共同研究，目標(biāo)是確立人工光合成化學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)。該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人由東京大學(xué)理事、副校長(zhǎng)辰巳敬擔(dān)任。
“清潔可持續(xù)化學(xué)工藝基礎(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)（革新性催化劑）”項(xiàng)目就是要實(shí)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(fù)雜的有機(jī)物。具體來(lái)說(shuō)，就是利用能被陽(yáng)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(duì)獲得的H2和O2進(jìn)行高純度分離處理。與此同時(shí)，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(lái)合成碳數(shù)為2～4的烯烴類(lèi)原料（乙烯、丙烯等），用作塑料原料。在上述這些反應(yīng)中，各種高功能及高性能的催化劑的實(shí)用化是關(guān)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(yīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，便可使塑料原料擺脫對(duì)石油的依賴(lài)。該項(xiàng)目的目標(biāo)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(chǎng)商通過(guò)確立可同時(shí)解決資源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的人工光合成化學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)并開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)，還有望提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目大致由3大基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)構(gòu)成。第一項(xiàng)課題是使利用陽(yáng)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(shí)現(xiàn)實(shí)用化。技術(shù)研究組合理事長(zhǎng)菊地英一（早稻田大學(xué)名譽(yù)教授）分析說(shuō)，“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(xué)方面有出色的‘發(fā)現(xiàn)’才行，比如說(shuō)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(xué)抽調(diào)超一流的研究人員集中到技術(shù)研究組合，組成了‘夢(mèng)之隊(duì)’”。
使高性能光催化劑實(shí)用化并模塊化的技術(shù)開(kāi)發(fā)由國(guó)際石油開(kāi)發(fā)帝石、富士膠片、三井化學(xué)及三菱化學(xué)負(fù)責(zé)，同時(shí)由東京大學(xué)、京都大學(xué)及東京理科大學(xué)通過(guò)共同研究提供支援。
第二項(xiàng)課題是對(duì)通過(guò)分解H2O而獲得的H2和O2進(jìn)行高效且高純度分離處理的氫分離膜的實(shí)用化和模塊化。相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)由三菱化學(xué)和精細(xì)陶瓷研究中心負(fù)責(zé)，并與名古屋工業(yè)大學(xué)和山口大學(xué)展開(kāi)共同研究。高效氫分離膜方面，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)以沸石、硅石及碳素為基礎(chǔ)材料的膜材料實(shí)用化。
第三項(xiàng)課題是對(duì)以H2和CO為原料來(lái)合成碳數(shù)為2～4的烯烴類(lèi)原料的工藝進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)小型中試工廠(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證，以確立開(kāi)展業(yè)務(wù)運(yùn)作的基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)由三菱化學(xué)和住友化學(xué)負(fù)責(zé)，與東京工業(yè)大學(xué)和富山大學(xué)進(jìn)行共同研究。計(jì)劃在10年后，即該項(xiàng)目的*后一年確立小型中試工廠(chǎng)規(guī)模的合成工藝。