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公開番号2024170941
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-11
出願番号2023087719
出願日2023-05-29
発明の名称気体分離膜
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 71/70 20060101AFI20241204BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】機械的特性に優れ、かつ、二酸化炭素のガス選択比と二酸化炭素の気体透過度とを両立させ得る気体分離膜を提供すること。
【解決手段】多孔質層と、前記多孔質層の一方の面に密着し、高分子材料で構成される分離層と、を有し、二酸化炭素および非対象成分を含む混合ガスから二酸化炭素を分離する気体分離膜であって、前記分離層の平均厚さをtとし、前記多孔質層の平均空孔径をdとし、前記多孔質層の平均厚さをTとするとき、tが、5nm以上500nm以下であり、比d/tが、2.0超100以下であり、比T/tが、100以上10000以下であることを特徴とする気体分離膜。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質層と、
前記多孔質層の一方の面に密着し、高分子材料で構成される分離層と、
を有し、二酸化炭素および非対象成分を含む混合ガスから二酸化炭素を分離する気体分離膜であって、
前記分離層の平均厚さをｔとし、
前記多孔質層の平均空孔径をｄとし、
前記多孔質層の平均厚さをＴとするとき、
ｔが、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
比ｄ／ｔが、２．０超１００以下であり、
比Ｔ／ｔが、１００以上１００００以下であることを特徴とする気体分離膜。
続きを表示（約 250 文字）【請求項２】
前記高分子材料は、オルガノポリシロキサンを含む請求項１に記載の気体分離膜。
【請求項３】
前記多孔質層の平均空孔径ｄが、５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１または２に記載の気体分離膜。
【請求項４】
前記多孔質層の平均厚さＴが、１０μｍ以上５００μｍ以下である請求項１または２に記載の気体分離膜。
【請求項５】
前記多孔質層の構成材料は、高分子材料、セラミック材料または金属材料である請求項１または２に記載の気体分離膜。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分離膜に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルやカーボンマイナスの実現に向けて、火力発電所やボイラー設備等から排出される二酸化炭素や大気中の二酸化炭素を取り込んで回収する技術が検討されている。この技術として、気体分離膜を用いて二酸化炭素を分離する膜分離法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、特定のガスを選択的に透過させるガス選択透過性膜が開示されている。このガス選択透過性膜は、フィルム状高分子多孔性支持体にシロキサン化合物の薄膜を積層する、薄膜の表面層に非重合性ガスによるプラズマ処理を施す、および、その薄膜上にプラズマ重合膜を堆積する、というプロセスを経て製造されている。また、これらのプロセスにより、薄膜とプラズマ重合膜との接着性が強固なガス選択透過性膜が得られること、および、薄膜の厚さは１μｍから３０μｍであること、が開示されている。さらに、このガス選択透過性膜を用いて、酸素、水素、ヘリウム等のガスを選択的に透過させ、分離されたガスを回収することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６０－７５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のガス選択透過性膜では、所定の成分を透過させるために大きな差圧が必要になる。このため、成分の分離におけるエネルギー消費量が大きいという課題がある。また、所定の成分の透過度を高めようとすると、その成分の分離性能が低下し、反対に、所定の成分の分離性能を高めようとすると、その成分の透過度が低下するという課題もある。
【０００６】
そこで、機械的特性に優れ、かつ、二酸化炭素のガス選択比と二酸化炭素の気体透過度とを両立させ得る気体分離膜を実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の適用例に係る気体分離膜は、
多孔質層と、
前記多孔質層の一方の面に密着し、高分子材料で構成される分離層と、
を有し、二酸化炭素および非対象成分を含む混合ガスから二酸化炭素を分離する気体分離膜であって、
前記分離層の平均厚さをｔとし、
前記多孔質層の平均空孔径をｄとし、
前記多孔質層の平均厚さをＴとするとき、
ｔが、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
比ｄ／ｔが、２．０超１００以下であり、
比Ｔ／ｔが、１００以上１００００以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る気体分離膜を模式的に示す断面図である。
実施形態の変形例に係る気体分離膜を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の気体分離膜を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．気体分離膜
まず、実施形態に係る気体分離膜の構成について説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る気体分離膜１を模式的に示す断面図である。
図１に示す気体分離膜１は、二酸化炭素および非対象成分を含む混合ガスから、二酸化炭素を選択的に透過させる機能を有する。図１に示す気体分離膜１は、多孔質層２と、分離層３と、を有する。非対象成分とは、混合ガスに含まれる、二酸化炭素以外の気体成分を指す。
（【００１１】以降は省略されています）

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