2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new energy conversion system with high efficiency and high stability using seawater salinity gradient
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16H01796
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
比嘉 充 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30241251)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 祐麻 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00577489)
安川 政宏 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (20647309)
遠藤 宣隆 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40314819)
松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40345393)
通阪 栄一 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (40363543)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 塩分濃度差 / イオン交換膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はREDプロセスの実証化に不可欠な使用溶液の水質および前処理方法とRED出力との関係の検討、及びRED用高性能イオン交換膜（IEM）の開発を行った。
イオン組成が異なる製塩工場の排出液でのRED発電出力を調査した結果、最適なイオン組成及び一価イオン選択層の配向方向とRED出力との関係が得られた。またポリ塩化アルミニウム（PAC）を凝固剤とした下水処理水におけるPAC添加条件が水質およびRED出力性能への影響を検討した結果、膜汚染の原因となる天然有機化合物を50％除去し、かつRED出力の低減を抑制するPAC添加量の最適条件を見出した。さらに下水処理水に含まれるCaイオンによるバイオポリマー（アルギン酸）のファウリング抑制を検討した結果、Caイオンがアルギン酸中のα-L-グルロン酸（Ｇ）が多い画分と、より大きな錯体を形成して効果的に前処理のMF膜で除去されることが判明し、膜ファウリングの効果的な抑制が明らかになった。RED装置に付着・増殖した原水由来の微生物は一般的な物理・化学洗浄では除去が困難であるが、酵素洗浄による微生物除去によりRED性能が回復した。これらの結果より実液使用におけるRED装置の長期間安定運転への見通しが得られた。
酸素プラズマ処理により高分子ナノファイバー（NF）表面に酸性官能基を形成させ、表面荷電密度を制御したNFの表面荷電密度を測定することでNF複合膜のイオン伝導機構を明らかにし、高イオン伝導性IEMの開発に寄与出来た。またREDスタックの内部抵抗を高める原因となる淡水側流路部の電気抵抗低減を可能とする新規な凹凸構造IEMを開発した。この結果、現行のIEM作製方法をベースに凹凸構造IEMの製造が可能となり、大型スタックの内部抵抗を3分の１にすることでRED装置の大幅な出力向上の見通しが得られた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Sustainable hydrogen production from seawater and sewage treated water using reverse electrodialysis technology2019
Author(s)
M. Higa, T. Watanabe, M. Yasukawa, N. Endo, Y. Kakihana, H. Futamura, K. Inoue, H. Miyake, J. Usui, A. Hayashi, M. Matsuhashi
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Journal Title
Water Practice and Technology
Volume: 14(3)
Pages: 645-651
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Direct hydrogen production from seawater and sewage treated water using reverse electrodialysis technology2019
Author(s)
M. Yasukawa, M. Higa, N. Endo, Y. Kakihana, T. Watanabe, H. Futamaru, K. Inoue, H. Miyake, J. Usui, A. Hayashi, M. Matsuhashi
Organizer
The 12th conference of the Aseanian Membrane Society (AMS12)
Int'l Joint Research
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