CO2分離・回収やエネルギー貯蔵が可能な炭素繊維

SDGs (持続可能な開発目標) を構成するゴールの一つに「気候変動に具体的な対策を」という項目があります。このゴールにたどり着くための取り組みとして、気候変動対策、とくに環境中への二酸化炭素CO2の排出量削減が求められています。CO2排出量削減には化石燃料の使用を控える必要がありますが、すぐに全ての化石燃料をクリーンエネルギーに代替することは容易なことではありません。そこで、排出されるCO2を分離・回収する技術が注目されています。一般には、自然 (森林など) による吸収、地層回収・貯蔵、吸着法などが検討されています。化学・材料学科の服部 義之 教授は活性炭素繊維 (ACF) を化学修飾し、特異なガス吸着特性を発現させる研究を行っています。最近、フッ素修飾したACF (フッ素化ACF) [走査型電子顕微鏡写真・上] がCO2を選択的かつ高密度に吸着する現象を発見しました。フッ素化ACFの細孔径 (ガスを吸着する小さな孔の大きさ) と炭素－フッ素結合の化学結合力を制御すると、フッ素化ACFがCO2を強く吸着したのです。

また炭素繊維は、電気を貯蔵する電池やキャパシタの電極としても期待されている材料です。服部研究室では、溶液中でイオンを高速かつ高密度に吸着できるACFを調製し、高性能なキャパシタを開発しようとしています。一例をあげると、コットン繊維から作製したACF [走査型電子顕微鏡写真・下] は良好なキャパシタ性能を示しました。このように、炭素繊維を利用して地球環境問題やエネルギー問題を解決することに挑戦しています。
(掲載期間 令和 3年 1・2月)