「未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウム in 関西」

低炭素社会への貢献をめざす無機膜研究センターの取り組み

平成30年9月26日（公財）地球環境産業技術研究機構
無機膜研究センター副センター長
山口 祐一郎1

本日の内容１．無機膜研究センターについて
・無機膜研究センターの体制と戦略
・無機膜研究センターが保有する無機系分離膜

２．研究部門の研究成果
・ＣＶＤシリカ膜（ＮＥＤＯ 水素利用等先導研究開発事業）
・細孔内充填型Ｐｄ膜

３．産業連携部門について
・産業化戦略協議会の活動状況

４．今後の展開について2

無機膜研究センター（2016年4月設置）の体制

RITEの組織図

アドバイザリーボード
伊藤 直次 宇都宮大学大学院工学研究科 特任教授 （メンブレンリアクター）
上宮 成之 岐阜大学工学部 教授 （パラジウム膜）
都留 稔了 広島大学大学院工学研究科 教授 （シリカ膜）
原谷 賢治 産業技術総合研究所 客員研究員 （膜プロセス設計）
松方 正彦 早稲田大学先進理工学部 教授 （ゼオライト膜）
江口 浩一 京都大学大学院工学研究科 教授（燃料電池、触媒）岡崎 健東京工業大学科学技術創成研究院 特命教授（水素）連携
ファインセラミックスセンター
・材料技術研究所

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無機膜研究センターの戦略研究部門に加えて産業連携部門を設け、無機膜メーカー、ユーザー企業との密接な連携の下に、研究開発と実用化を一体的に推進する。
研究部門

産業連携部門

独自の技術シーズ＊を活用し、出口（ニーズ）を見据えた、企業との国費事業等共同研究を推進

メーカー、ユーザー企業
１６社から構成される「産業化戦略協議会」を設立し、ニーズ・シーズマッチングやロードマップ策定等の取り組みを推進＊ＣＶＤシリカ膜
ピュアシリカゼオライト膜（ＣＨＡ等）
細孔内充填型パラジウム膜

連携

世界に先駆け、無機膜を用いた革新的環境・エネルギー技術の実用化・産業化を実現する

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無機膜研究センターが保有する無機系分離膜
金属膜

セラミック膜
OSi

O

Si

SiOO

SiO

Si

シリカ膜

パラジウム膜
ゼオライト膜分子ふるい機構（分子の大きさで分離）

解離溶解・拡散機構（金属中に水素原子が溶解）

多孔質セラミック製基材（支持体）

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水素社会構築を可能とする「エネルギー輸送」技術
海 外

国 内
MCH，NH3水素化反応
CH3トルエン（既存技術）

CH3オンサイト用
小型脱水素装置

脱水素プラント+ 3H2トルエン

窒素

回収トルエン

MCH

N2 + 3H2脱水素反応

2NH3MCH，NH3水素CH3CH3+ 3H2MCH

2NH3油田の随伴ガス、褐炭等の化石燃料

CCS

水素ステーション（新規開発が必要）

トルエン

N2 + 3H2

定置用燃料電池

水素パイプライン
再生可能エネルギー

水素発電所

水素コミュニティなど

水素社会構築を可能とする「エネルギー輸送」技術
効率的な水素分離・精製技術の開発が不可欠

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ＭＣＨからの高純度水素製造
従来法（脱水素反応＋ＰＳＡなど）
課題： 大容積、低効率、高コスト

メンブレンリアクター(膜反応器)
MCH

MCH

H2H2H2

脱水素触媒

MCH

TOL

TOL
H2H2H2

高純度H2TOL

水素分離用シリカ膜

従来法（脱水素反応＋ＰＳＡなど）より、
装置コンパクト化、反応温度低温化、低コスト化が期待できる。
7対向拡散ＣＶＤ法によるシリカ膜の製膜
シリカ原料
酸素 O2

多孔質セラミック基材

シリカ原料
基材（中間層）の細孔

拡散シリカ膜反応（細孔内への析出）O2

拡散シリカが基材細孔内に沈着反応は自動停止
高性能膜を再現性良く作製可能

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ＣＶＤシリカ膜を用いたＭＣＨ脱水素
CH3CH3 + 3H2

ΔH = 205.0 [kJ/mol]Conversion [%]100
Equilibrium ShiftExp. Data (with Membrane)
Exp. Data (without Membrane)
Sim. (with Membrane)
Equilibrium

806040反応温度の低減を確認（約310→280℃＠転化率90%）

200180200220240260

280

Temperature [ºC]3003209ＭＣＨ脱水素反応用の小型膜反応器装置
拡大透過ガスHot Oil
未透過ガス

Hot Oil

MCH膜反応器（左：ヒーターなし、右：ヒーターあり）

膜反応器の全体図
10小型膜反応器（モジュール）運転結果

転化率 [%]

転化率が95％に向上した。

1009080706050403020100300kPa-A/25kPa-A300℃

42.1% : 平衡転化率

051015MCH 投入量 [mMol / cm2 min]11

細孔内充填型パラジウム（Ｐｄ）膜
細孔内充填型Pd膜
基材内部にPd膜

Pd使用量1/3で従来型Pd膜と同等の性能

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本日の内容１．無機膜研究センターについて
・無機膜研究センターの体制と戦略
・無機膜研究センターが保有する無機系分離膜

２．研究部門の研究成果
・ＣＶＤシリカ膜（ＮＥＤＯ 水素利用等先導研究開発事業）
・細孔内充填型Ｐｄ膜

３．産業連携部門について
・産業化戦略協議会の活動状況

４．今後の展開について
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産業化戦略協議会【目的】
メーカー、ユーザー企業等の企業会員から構成し、メーカーとユーザー企業のビジョンの共有化及び共同研究の企画・立案等を推進し、革新的環境・エネルギー技術に資する無機膜産業を確立する
分離膜・支持体メーカー
京セラ、日立造船、住友電工
ユーザー企業
旭化成、AGC、岩谷産業、大阪ガス、川崎重工業、神戸製鋼所、石油資源開発、ＪＦＥスチール、大陽日酸、千代田化工建設、東京ガス、日揮、日本ゼオン、
三菱商事、住友化学
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産業化戦略協議会の活動
１） 無機膜を用いた革新的環境・エネルギー技術の実用化・産業化に向けたニーズ・シーズマッチング、ロードマップ策定等のための研究会
・水素製造研究会
・ＣＯ２分離研究会
・共通基盤研究会
２） 国費事業等の企画・立ち上げ
３） 研究部門への研究員派遣 （有償／無償）の受け入れや研修会開催
４） 会員からの技術相談受付（技術評価含む）
５） 会員限定セミナー（無料）の開催
６） 会員向けニーズ・シーズ情報の提供

メーカーとユーザー企業のビジョンの共有化
及び共同研究の企画・立案等を推進

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研修会の開催

研修期間：2日間
７企業１０名が参加
分離膜についての講義

研修参加者による製膜実験

16南京工業大学での日中シンポジウムについて
南京工業大学で、「1st China-Japan Symposium on Inorganic Membranes」を開催し、技術交流を行った。

多数の学生が聴講参加

建物1Fにシンポジウムのプログラムが公開されていた

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シンポジウムでの発表者（中国）

出身地
Nanjing Tech Univ. （南京工業大学）

専門分野

発表者名
・Wanqin Jin （金）MOF膜、2次元膜、ﾎﾟｰﾗｽｾﾗﾐｯｸｽ膜

・Xuehong Gu（顧）・Haoli Zhou （周）・Ming Zhou （周）・Rougfei Zhou （周）ゼオライト膜
ポリマー膜
光触媒膜
ゼオライト膜Zhejiang Univ. （浙江大学）

・Zhengbao Wang （王） ゼオライト膜

Dalian Univ. of Technology（大連理工大学）

・Yi Liu （劉）・Jianhua Yang（楊）ゼオライト膜、MOF膜、2次元膜
ゼオライト膜Shanghai Univ. of EngineeringScience （上海工程技術大学）

・Yangfeng Zhang （張）ゼオライト膜、MOF膜18南京工業大学について（MST）
1994年に、Membrane Science and Technology Research Center（MST）が南京工業大学に設立された。
＜MST設立時の技術フィールド＞
・inorganic ceramic membrane development （セラミックス膜の開発）
・membrane application and membrane integration technology development（膜の適用と膜の要素技術開発）
・membrane catalysis and inorganic porous materials development（膜触媒と無機ポーラス材料の開発）

主な予算名

予算規模

獲得数

National Key Basic Research Program of China（973）

2～5億円／年

5National High Technology Research and Development
Program of China（863）

1億円／年

21・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

National Science & Technology Pillar Programー10Cooperative Project with Enterprises

ー2819

Jiangsu（江蘇省） Membrane Industrial Park（JSMIP）について
企業名

特徴

膜の種類

Nanging Jiuying High-Tech Co., Ltd（2015年設立）

・水再利用や水洗浄用限外濾過膜・300,000m2/年の製造能力

PVDF中空糸膜

Jiangsu Jiulang High-Tech Co., Ltd（2014年設立）

・2,000,000m2/年の製造能力
・ガス洗浄や粉末回収用SiC膜やPTFE膜を製造

ガス洗浄膜

Jiangsu Nine Heaven High-Tech Co., Ltd（2011年設立）

・産業用NaAゼオライト膜を製造
・平均処理能力16,000t/yの有機溶媒回収用プラントを100以上建設

ゼオライト膜Nanging Jiusi High-Tech Co., Ltd（2002年設立）

・1000m2/年以上の製造能力
・VOC（アセトン等）回収に適用

PDMS複合膜

Jiangsu Jiuwu High-Tech Co., Ltd（1997年設立）

・１０種類以上の産業用セラミックス、MF/UF/NF膜製品を供給
・５５以上の国や地域（米、独等）に1000の膜プラントを建設

セラミック膜JSMIPは、2012年12月に設立され、敷地面積は、約800,000m2

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謝 辞
本発表の成果の一部は、国立研究開発法人新エネル
ギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）「水素利用等先導研究開発事業／エネルギーキャリアシステム調査・研究／水素分離膜を用いた脱水素」の結果、得られたものです。
関係各位に感謝いたします。

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