Division

CO₂回収研究部門

世界最高性能のCO₂透過性を持つ自立ナノ膜

分離膜をベースとし、主に大気からの直接的CO₂回収(Direct Air Capture: DAC)に関連する基礎学理と研究開発を行います。CO₂回収技術のうち、膜分離法は最も低コスト化が可能と期待されています。しかしながら、大気からの直接的CO₂回収では、従来の分離膜では、その気体透過量が極めて低いために、これまで不可能と考えられてきました。しかし我々は、独自のナノ膜化技術を用いて圧倒的に⾼いCO₂透過量を持つ、⾰新的な分離ナノ膜を開発することによって、膜分離による⼤気からのCO₂の回収を実現できる可能性が大幅に上がりました。
膜分離システムは、他の技術と比較しても、低コストでサイズスケーラビリティが高く、設置場所を選ばないという特有の優位性があります。この特徴を最大限に活用し、地上のどこにでもある大気から場所を選ばずCO₂の回収(ユビキタスCO₂回収)の実現を目指します。

  • Member

    部門長

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    詳細情報

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    fujikawa.shigenori.137@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    ナノ材料化学・分離工学・表面化学

    キーワード

    ナノ薄膜・ナノ構造・ナノ材料化学・分離工学

    研究概要
    化学をベースとし、界面での材料構造制御によって新しい機能をもつナノ材料に関する研究を行っています。
    特にナノ材料は、表面に占める割合が高いため表面はバルクと異なる性質を有します。これを活用するため化学的なアプローチで、特徴的なナノ構造をもつ、様々なナノ材料を創製に関する研究を行っています。特に最近では、厚みがナノメートル程度であるにもかかわらず、平面サイズが大きく、さらにそれ自身で「自立する」ナノ膜に関する研究を進めています。とりわけ、地球温暖化ガスとして重要なCO₂の選択的分離を行う、新しい分離ナノ膜の開発を中心に研究を進めています。

    特任教授

    高原 淳

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    詳細情報

    特任教授

    高原 淳

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    takahara.atsushi.150@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    高分子科学・表面材料科学

    キーワード

    高分子構造・高分子物性・高分子ナノコンポジット・高分子表面科学・高分子の劣化と安定化・量子ビーム科学

    研究概要
    化学に基盤を置き、高分子の構造と物性に関して以下のような研究を行ってきました。
    1) 高分子材料の非線形動的粘弾性のその場測定にもとづく疲労機構の解明
    2)高分子固体表面の分子鎖凝集構造と表面分子運動特性の解明
    3)高分子電解質ブラシソフト界面の設計と精密物性解析
    4)天然無機ナノファイバーの界面構造制御に基づく新規(有機/無機)ハイブリッド材料の創成
    5)フッ素系高分子固体の表面構造と物性の研究 
    6)放射光、中性子などの量子ビームを用いた高分子の構造と物性解析

    准教授

    谷口 育雄

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    詳細情報

    准教授

    谷口 育雄

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    ikuot@i2cner.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    高分子材料化学・膜分離工学

    キーワード

    高分子・CO₂・膜分離

    研究概要
    温暖化および気候変動など地球規模での環境問題に取り組むべく、環境に“やさしい”高分子材料の研究・開発を行っています。例えば、火力発電所などCO₂大規模発生源でのCO₂分離回収を目的としたCO₂分離膜材料の研究開発を行っており、開発したCO₂分離膜は世界トップレベルの分離性能を発揮します。また、この分離膜を用いると高効率でバイオガス中のCO₂除去(メタン濃縮)も可能であり、メタンから改質反応による水素製造時のCO₂にも利用できるため、Bio-Energy with CCSに貢献できる技術として研究開発を進めています。
    そして、CO₂とバイオマス由来のアルコールなどから、低温で成形可能な生分解性高分子の創成も行なっています。この低温成形高分子は、成形加工時のエネルギー消費(CO₂排出)を著しく低減し、リサイクル性も高いため、次世代の高分子材料として期待されています。

    特任准教授

    松野 亮介

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    詳細情報

    特任准教授

    松野 亮介

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    matsuno.ryosuke.240@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    高分子合成・高分子化学

    キーワード

    高分子合成・高分子化学・ポリシロキサン合成・二酸化炭素分離膜調製

    研究概要
    高分子化学をベースとし、新しい機能を有する高分子材料に関する研究を行っています。X線分光測定、赤外吸収スペクトル測定を中心に、高分子膜中の官能基と二酸化炭素との相互作用の解明し、分離膜の材料設計へフィードバックすることを目的に研究を進めています。

    助教

    セリャンチン・ロマン

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    詳細情報

    助教

    セリャンチン・ロマン

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    romanselyanchyn@i2cner.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    材料科学・環境工学

    キーワード

    ガス分離・薄膜・二酸化炭素・複合材料・ガスセンサー・高分子・ハイブリッド材料・ナノ材料

    研究概要
    現在、様々なガス分離膜の開発研究に広く専念しています。 具体的には、複雑なガス混合物から二酸化炭素を分離することに興味があります。例えば、CO₂を窒素から分離する必要がある従来の発電所の煙道ガスです。 分離膜の開発では、他のガスからの効率的なCO₂分離を実現するために、様々な高分子を薄膜構成膜に最適に組み立てる方法を研究しています。 また、高度なナノ材料(金属有機フレームワークなど)を膜に有益に組み込んで、その特性を改善する方法についても研究しています。環境CO₂の広範な捕捉を達成することを目的とした現実的なデバイスで膜をどのように使用すべきかを理解するために、基本的な材料科学の研究に加えて、化学プロセスのシミュレーションも行います。

    特任助教

    中野 健央

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    詳細情報

    特任助教

    中野 健央

    ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    nakano.takeo.680@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    有機合成化学・構造有機化学・ナノ材料化学

    キーワード

    π共役分子・表面化学・ガス分離膜

    研究概要
    有機薄膜表面の化学修飾によるCO₂分離能向上を目指し、研究に取り組んでいます。
    超薄膜化した分離膜では、表面におけるCO₂親和性がガス選択性・透過性の双方に大きく寄与すると考えられます。そこで、分離膜表面の詳細な解明と共に、表面修飾の手法確立を目指し、研究を行っています、併せて、CO₂分離膜としての性能向上に適した修飾分子の設計にも取り組んでいます。
    • An YingJun

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • Yokachuksuse Nutthon

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • Bayomi Rasha Ahmed Hanafy

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • Cheng Chao Hung

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • Eljamal Ramadan M.M.

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • Padermshoke Adchara

      学術研究員

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • 梶原 朋子

      テクニカルスタッフ

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • 安東 有希

      テクニカルスタッフ

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

    • 寺西 素子

      事務スタッフ

      ネガティブエミッションテクノロジー研究センター

CO₂変換研究部門

CO₂を有用な物質に変換する触媒ナノ粒子

CO₂は地球温暖化ガスという側面もありますが、重要な炭素資源という見方もできます。但し、CO₂は最も酸化された(エネルギーが出し尽くされた)炭素状態であり、これから有用な炭素資源を作るためには、エネルギーを使って変換(還元)する必要があります。
この変換反応に必要なエネルギーを低下させ、かつ選択的に有用化合物に変換するためには、触媒が極めて重要な役割を果たします。これまで九州大学では、CO₂を変換する独自の触媒ナノ粒子の開発に成功しており、CO₂からメタン、アルコール、エチレン等、工業的な材料から燃料に至るまでを作る技術を開発しています。
本部門では、この技術を使って、大気から回収・濃縮したCO₂を、電気化学的な方法で一酸化炭素やメタンやアルコール等に変換する触媒とデバイスの開発に取り組んでいます。

CO₂貯蔵研究部門

CO₂貯蔵研究部門

化石資源の利用に伴って大気に放出されたCO₂が地球温暖化の一因であるため、これを恒久的に改善するには、回収したCO₂を利用する(カーボンニュートラル)だけでなく、CO₂を地下に戻すことも重要です。
この技術はCO₂貯蔵(CO₂ storage)と呼ばれており、これまでは火力発電所、製鉄所、セメント工場など、大量のCO₂の排出サイトから回収されたCO₂が対象でした。この場合、排気ガス中には様々な有害物質が含まれているため、CO₂の地下貯留のためにはCO₂の高純度化が必要でした。しかし、大気からCO₂を回収する場合、このような有害物質が含まれておらず、おもに窒素と酸素が含まれた混合ガス状態となります。このような混合ガスを地下に圧入する際には、これまでと違うCO₂貯蔵の方法が必要となります。
混合ガスの高圧物理という観点も含め、新しいCO₂貯留技術の確立を目指します。

光・エネルギー創出研究部門

光・エネルギー創出研究部門

CO₂の回収から変換・貯蔵に至るまで、すべてのプロセスにおいてエネルギーが必要となります。様々な場所でのCO₂回収・変換などを考えた場合、このエネルギーも「どこでも入手可能な」ものでなければなりません。
CO₂を排出せず、どこででも得られるエネルギーが、太陽光であり、それを徹底的に活用することは極めて重要です。しかしながら、その光エネルギーのすべてを有効に活用できておらず、その一部を使うにとどまっています。九州大学では、低エネルギーの光を、高いエネルギーを持つ光に変換する技術や、高効率で光を電気に変える、あるいは電気を光に換えるなど、世界トップレベルの光科学研究を推進しています。
これによって、ユビキタスエネルギーの一つである太陽光を徹底的に活用し、ユビキタスCO₂回収・利用の実現に必要な光エネルギー創出に関連する研究開発を行います。

  • Member

    部門長

    教授

    君塚 信夫

    主幹教授 / 工学研究院 応用化学部門 分子生命工学コース

    詳細情報

    教授

    君塚 信夫

    主幹教授 / 工学研究院 応用化学部門 分子生命工学コース

    kimizuka.nobuo.763@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    分子組織化学・ナノ材料化学・光機能化学・分子システム化学

    キーワード

    自己組織化・光エネルギー変換・フォトンアップコンバージョン・光蓄熱材料・高分子錯体・分子システム

    研究概要
    分子の自己組織化現象を基盤とする新しいナノ材料ならびに新機能の創成に取り組んでいます。特に、①デザインされた光機能性分子の分子システム設計に基づく光エネルギー変換化学(フォトン・アップコンバージョンならびに、光エネルギーの分子貯蔵と光ー熱変換)、②自己組織性を有する高分子錯体・配位ナノ材料とその機能化学、③イオン液体を媒体とする分子組織化学、界面材料化学ならびに光機能性イオン液体の開発 を中心に、分子システム化学の創成にむけた研究を展開しています。

    教授

    安達 千波矢

    主幹教授 / 工学研究院 応用化学部門 / 最先端有機光エレクトロニクス研究センター センター長

    詳細情報

    教授

    安達 千波矢

    主幹教授 / 工学研究院 応用化学部門 / 最先端有機光エレクトロニクス研究センター センター長

    adachi@cstf.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    有機光エレクトロニクス・有機半導体デバイス物性・有機光物理化学

    キーワード

    OLED, organic semiconductor, organic laser, organic charge-transfer, energy transfer

    研究概要
    有機EL(OLED)や有機半導体レーザー(OSLD)等の先端光デバイスを科学技術の中心に据え、有機固体薄膜デバイスにおける電荷注入、電荷輸送、再結合、励起子生成・失活過程の解明まで包括的にデバイス機構の解明に取り組んでいます。特に分子内、分子間、固体薄膜状態におけるCT相互作用の学理の解明を進めることで、新しい未開拓デバイスの創成を目指しています。また、継続して新規有機半導体材料の合成にも取り組み、高性能デバイスを実現するための材料設計を確立し、実用に耐えうる材料創出を目指しています。

    准教授

    楊井 伸浩

    工学研究院 応用化学部門

    詳細情報

    准教授

    楊井 伸浩

    工学研究院 応用化学部門

    yanai@mail.cstm.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    トリプレットの機能化学

    キーワード

    フォトン・アップコンバージョン・超核偏極

    研究概要
    分子の光励起三重項(トリプレット)のポテンシャルに着目した新しい材料開発を行っています。具体的には長波長の低エネルギー光を短波長の高エネルギー光に変換するフォトン・アップコンバージョン材料の開発を行っており、光触媒を用いた創エネルギー技術を高効率化すると期待できます。また、NMRやMRIの感度を劇的に向上する超核偏極を室温で実現するための材料開発も行っています。

    准教授

    中野谷 一

    最先端有機光エレクトロニクス研究センター

    詳細情報

    准教授

    中野谷 一

    最先端有機光エレクトロニクス研究センター

    nakanotani@cstf.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    有機エレクトロニクス・光物理

    キーワード

    有機半導体・励起子・有機EL・有機光電変換

    研究概要
    有機エレクトロニクスに関する学問を基礎とし、高性能有機エレクトロニクス素子に関する研究を行っています。特に、有機分子における励起子に関する研究を進めています。正孔と電子が束縛されることで形成される励起子の生成・遷移・拡散・輸送過程などは、高効率なエレクトロルミネッセンス素子や高効率太陽電池などの動作原理の中核をなす物理現象であり、その理解は有機エレクトロニクス素子の超低消費電力化など、新しい価値の創出にも繋がるものと期待されます。特に最近では、電荷移動(Charge transfer : CT)型励起状態に関する研究を進めています。

    助教

    宮田 潔志

    理学研究院 化学部門

    詳細情報

    助教

    宮田 潔志

    理学研究院 化学部門

    kmiyata@chem.kyushu-univ.jp

    専門領域

    分子科学・光化学・超高速分光

    キーワード

    励起状態ダイナミクス・レーザー分光・量子化学

    研究概要
    超高速分光をベースに、分子科学・光化学の最先端の課題に取り組んでいます。特に分子のスピン転換を活かしたエネルギー変換過程の実時間解析などに興味を持って、む機発光材料・有機半導体、有機無機ハイブリッド材料、金属錯体など多様な先端材料にレーザ分光を適用し、電子と構造相互作用が織りなす独創的な光機能の解明に取り組んでいます。

構造解析・計算科学研究部門

本センターでは、新しい分離膜や触媒、光変換システムなど、様々な新しい材料の開発を進めます。このためには、これらの材料の構造や特性を解析する必要があります。
特にこれらの新しい材料は、分子レベルでの構造解析が重要となってきます。さらに多様な物質群を用いて開発するため、マテリアルインフォマティクスなどを利用した、効率的な研究開発も重要となってきます。
本部門では、他の研究部門と連携し、開発する新材料の分子レベル解析や計算科学・インフォマティクス研究を進めます。

未来社会デザイン研究部門

新しく開発される技術は、最終的に社会システムに組み込まれます。このためには、個別の技術開発で世界トップレベルを目指すだけでなく、これらの技術が統合・運用された状態での、社会工学・経済学的な評価検証が重要です。
必要に応じて、法的な整備や経済的なインセンティブなども必要となってくるでしょう。さらに、一般社会での社会的受容性を向上させるためには、「これらシステムが導入された社会が一体どのようなものになるのか」、それを具体的に可視化することも必要です。また実際に製品化される場合には、消費者に求められるようなスマートなプロダクトデザインも必要です。
このように基本技術の開発に加えて、社会実装を想定した様々な視点での「デザイン」を行い、本技術の社会実装を強固なものとする研究解析・デザインを行います。

産学連携・知財戦略部門

本センターで行う研究開発は、最終的に社会実装を目指しています。
さらに本センターでは、内閣府が進めるムーンショット型研究開発事業である「“ビヨンド・ゼロ”社会現に向けたCO₂循環システムの研究開発」と連動し、社会実装に向けた必要な産学連携活動や、知財戦略活動を行います。

  • Member

    部門長

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    詳細情報

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    fujikawa.shigenori.137@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    ナノ材料化学・分離工学・表面化学

    キーワード

    ナノ薄膜・ナノ構造・ナノ材料化学・分離工学

    研究概要
    化学をベースとし、界面での材料構造制御によって新しい機能をもつナノ材料に関する研究を行っています。
    特にナノ材料は、表面に占める割合が高いため表面はバルクと異なる性質を有します。これを活用するため化学的なアプローチで、特徴的なナノ構造をもつ、様々なナノ材料を創製に関する研究を行っています。特に最近では、厚みがナノメートル程度であるにもかかわらず、平面サイズが大きく、さらにそれ自身で「自立する」ナノ膜に関する研究を進めています。とりわけ、地球温暖化ガスとして重要なCO₂の選択的分離を行う、新しい分離ナノ膜の開発を中心に研究を進めています。

    PM補佐

    松川 公洋

    京都工芸繊維大学 新素材イノベーションラボ シニアフェロー ラドテック研究会 会長

    詳細情報

    PM補佐

    松川 公洋

    京都工芸繊維大学 新素材イノベーションラボ シニアフェロー ラドテック研究会 会長

    kmatsu@kit.ac.jp

    専門領域

    機能性材料、ハイブリッド材料

    キーワード

    有機無機ハイブリッド、ケイ素ポリマー、フォトポリマー

    研究概要
    大阪市立工業研究所(現 大阪産業技術研究所)で、長年、ケイ素ポリマー、有機無機ハイブリッド、フォトポリマーを基盤にした機能性材料開発の研究を行ってきました。同所を定年退所後、京都工芸繊維大学の特任教授、シニアフェローとして、産学連携の共同研究を推進しています。また、JST ACCELのプログラムマネジャーとして、ポリマーブラシ及び関連材料の実用に向けたプログラム運営と研究支援を行いました。

国際連携部門

本センターで進める個別の技術開発は、人類が抱える共通問題に取り組むものです。
より高いレベルでの研究活動を推進するため、関係する世界トップレベルの研究者を招聘し、国際共同研究を推進します。

  • Member

    部門長

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    詳細情報

    教授

    藤川 茂紀

    カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

    fujikawa.shigenori.137@m.kyushu-u.ac.jp

    専門領域

    ナノ材料化学・分離工学・表面化学

    キーワード

    ナノ薄膜・ナノ構造・ナノ材料化学・分離工学

    研究概要
    化学をベースとし、界面での材料構造制御によって新しい機能をもつナノ材料に関する研究を行っています。
    特にナノ材料は、表面に占める割合が高いため表面はバルクと異なる性質を有します。これを活用するため化学的なアプローチで、特徴的なナノ構造をもつ、様々なナノ材料を創製に関する研究を行っています。特に最近では、厚みがナノメートル程度であるにもかかわらず、平面サイズが大きく、さらにそれ自身で「自立する」ナノ膜に関する研究を進めています。とりわけ、地球温暖化ガスとして重要なCO₂の選択的分離を行う、新しい分離ナノ膜の開発を中心に研究を進めています。
    • Paul Kenis

      教授

      イリノイ大学アーバナシャンペーン校

    • Benny Freeman

      教授

      テキサス大学オースチン校

    • Sandra Kentish

      教授

      メルボルン大学

    • Ho Bum Park

      教授

      ハンヤン大学