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

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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。