炭酸ガスが大気中に排出され集積されると、地球から宇宙に排出される熱を阻止する効果があるために、地球温暖化が進むとされている。しかし、これまでの技術では、熱を発生させるもっとも有効な手段は化石燃料を燃焼させることだった。その典型が火力発電所や溶鉱炉だろう。だが、そこから排出される炭酸ガスの量は、消費燃料の量から推測する以外に方法はなかったようだ。
東芝が発表したのは、工場などから排出される二酸化炭素などの量をこれまでより150倍以上、速く測定する世界初の技術を開発したということだ。概算で算出していた炭酸ガスの排出量を、この技術で正確なCO2量がリアルタイムで測定できるようになるという。カーボンニュートラルを実現するためには、こうした混合ガスの各濃度をリアルタイムに測定して、反応を改善する必要がある。ところが、ガスクロマトグラフィーでは、リアルタイムのモニタリングが原理上困難なうえ、装置が大型で、ラインに導入するとシステムが複雑化するといった課題があった。
東芝は従来の200分の1の手のひらサイズのセンサーで、これまでより150倍速いわずか1.7秒で測定できる世界初の技術の開発に成功したということだ。温室効果ガスの削減量も正確に把握でき、脱炭素に向けた技術開発を加速させる可能性があるとしている。問題は炭酸ガスが単独で発生することは殆どなく、燃焼排ガス中に一定の比率で含まれるということから、推計量でしかなかったのを、かなり正確に測定できれば、その排出抑制技術の開発にも大きく貢献することになる。
具体的には、独自のMEMS（Micro Electro Mechanical Systems、微小電子機械システム）技術で小型チップ上に熱伝導型ガスセンサーを形成した。 同センサー上にはメンブレン（膜）があり、その膜をマイクロヒーターで局所加熱している。ガスはその種類によって熱伝導率が異なる。例えば、熱伝導率が低いCO2が来ると放熱しにくくなって膜の温度が上がり、一方で熱伝導率が高い水素ガス（H2）が来ると温度が下がる。このように膜の温度変化を見ることでガスの種類と濃度をセンシングする。
ガスはその種類によって熱伝導率が異なる。例えば、熱伝導率が低いCO2が来ると放熱しにくくなって膜の温度が上がり、一方で熱伝導率が高いH2が来ると温度が下がる。このように膜の温度変化を見ることでガスの種類と濃度をセンシングする。
しかし、この方式にも課題があった。2種類のガスならセンサー出力からガス濃度を算出できるが、3種類以上のガスが混ざると、出力と濃度の組み合わせが無数になるため、それぞれのガス濃度を求められなくなってしまう。そこで東芝は、異なる感度を持つ、2つの熱伝導型ガスセンサーを利用し、これらのセンサーの出力からアルゴリズムによってそれぞれのガス濃度を判定する技術を開発したらしい。
CO2の発生源は無数にあるから、大量に排出される燃焼ガス中のCO2の測定が正確にできれば、対応策の開発に大きく貢献することになる可能性が高い。
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