東レは18日、世界初となるナノサイズの連続する空隙構造をもった多孔質炭素繊維を創出したと発表した。
同素材をガス分離膜の構造を支える支持層に用いることで、温室効果ガス（CO2）の分離や水素製造に用いられる高性能分離膜の軽量・コンパクト化が図られるとともに、高物性（耐熱性、耐薬品性、耐圧性）で分離性能を向上させることが可能となる。同社は、同素材のさらなる研究・開発・量産化を進め、外部との連携も視野に用途開発を進めていく考えだ。
CO2やバイオガス、水素など様々なガスの分離には、これまで吸収法や吸着法が使用されているが、装置が大きく、エネルギー消費によるCO2排出量が多いという課題があった。そのため、膜によるガス分離法が注目され研究が進められているが、ガス分離性能と耐久性を両立させた膜は実用化されていない。
今回開発した炭素をベースとした素材は、化学的に安定し、ガス透過性にも優れている。柔軟性に優れる細い繊維状であるため、モジュールに多く収納することができ、コンパクト化・軽量化も図れる。また、同素材は様々なガス分離機能層と組み合わせが可能といった特徴もある。
同素材を創出した背景として、同社がもつ高分子技術と、トップシェアを誇る炭素繊維技術や水処理など分離膜技術を融合させたことが挙げられる。同社が得意とする高分子技術を活用することで、すべての細孔空隙と炭素が規則的に連続する多孔質炭素繊維を生み出した。
この細孔空隙構造は、孔径サイズをナノレベルからマイクロレベルに任意に作ることができ、また多孔質炭素繊維の中心部を空洞とした中空糸形状とすることも可能。天然ガス精製やバイオガス精製、水素製造など各種高性能分離膜の早期実用化に貢献できる。
さらに、この多孔質炭素繊維は吸着性能にも優れることから、その特性を生かした用途として、電極材料や触媒の担体（他の物質を固定するベースの物質）など高性能電池への応用も期待される。
同社は、戦略的オープンイノベーションを促進するグローバル研究のヘッドクォーター「未来創造研究センター」を今年12月に開所する予定だ。
同素材についても様々なパートナーと協業することで可能性を追求。5年をめどに、同素材によるガス分離膜用支持層と、アカデミアや重要パートナーの分離機能層を組み合わせた、より高機能なガス分離膜の実用化を目指していく考えだ。