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セパレータ io膜


研究開発
iO膜

iO膜は無機酸化物と有機ポリマーが分子レベル(ナノレベル)で複合化された無機/有機ナノハイブリッド膜で、言わばガラスとポリマーのあいの子のようなものです。有機ポリマーの柔軟性を備えながら、無機酸化物の性質を反映して耐酸化性、ラジカル耐性、耐酸・耐アルカリ性に優れ、200℃を超える温度にも耐えることができます。

当社は、独自の環境に優しい水溶液プロセスで大面積のiO膜を製造する技術の開発に成功し、新しい燃料電池用電解質膜や化学合成プロセスに使用する触媒膜を開発しました。無機酸化物の多彩な機能を有機ポリマーに入れ込むことにより、今後もさまざまな分野への展開が期待できます。

当社が開発したiO膜は、2014年1月31日、第13 回国際ナノテクノロジー総合展・技術会議「nano tech 2014」において、「nano tech 大賞 新人賞」を受賞しました。

※受賞に関するお知らせはこちら(PDF)

 
   燃料電池用電解質膜

燃料電池は電解質膜によって隔てられた燃料と酸素(空気)が外部回路を通じて電子の授受を行なうことによって発電するもので、電解質膜がプロトン(水素イオン)を通して正負両極にたまった電荷を水として排出し続けることで定常的な電流が得られます。iO膜は無機成分として固体酸であるタングステン酸を含有することによってプロトン電導性を発現するようになり、電解質膜として使用できるようになります。

従来の電解質膜はフッ素系ポリマーあるいは炭化水素系エンジニアリングプラスチックをベースとしたものであり、非常に高価であるという問題があります。燃料電池内部はラジカル耐性、耐酸化性の要求される過酷な環境ですが、有機ポリマーは元々それらを苦手とするものであり、特殊なものを使用するため高価となっていました。iO膜は元々ラジカル耐性、耐酸化性に圧倒的に優れる無機酸化物の性質を持つため、特殊なものを使用する必要が無く、低価格が実現しました。

  触媒膜
 金属ナノ粒子触媒膜
当社の金属ナノ粒子触媒膜は、iO膜を製造する過程で膜中にPd、Ru、Rhなどの1ナノメートルあるいはそれ以下のナノ粒子を多量に生成させたものです。膜中の金属ナノ粒子は互いに凝集することなく、安定に存在し、さまざまな化学反応に対して触媒活性を示します。また、金属ナノ粒子が膜外に脱離することもなく、高いリサイクル性を示します。この触媒膜は反応溶液中で溶媒を吸収して大きく膨潤し、それによって反応物を膜内部にまで取り込むようになるため、反応は触媒膜表面のみならず、内部でも進行します。このことにより、金属のロスを防止しながらも大きな反応表面積を得ることができます。
 
 立体選択性触媒膜
医薬品の合成には高度な立体選択性を要求される場合が多く、その際不斉配位子を持つ金属錯体触媒が使用されます。これらの金属錯体触媒は極めて高価であるにもかかわらず、反応溶液に溶解して使用するものであるため、回収再利用が容易ではありません。当社はイタリア国立研究所ICCOM(有機金属化学研究所)の協力を得て、これらの金属錯体触媒をiO膜に固定した立体選択性触媒膜を開発しました。この膜も上記の金属ナノ粒子触媒膜同様、金属錯体触媒は膜内部にも固定されており、反応溶液が膜内部まで入り込むことによって、表面のみならず膜内部でも反応が起こり得ます。この技術によって金属錯体触媒のリサイクル性は格段に高くなり、大幅なコスト軽減が可能になります。
 
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