2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20H02836
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
中村 暢文 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60313293)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 発電装置 / イオン液体 / 下限臨界溶解温度 / 再生可能エネルギー / 熱電変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
塩濃度差によって生じるエントロピーの差を利用して発電を行う混合エントロピー電池(MEB)と呼ばれる発電方法が報告されている。当初は、塩濃度差を生じさせる方法として汽水域付近の海水と川水を利用することが提案されていた。海水や川水を利用する場合は大きな設備を要してしまうことなどの課題があった。そこで、我々は水と混合すると冷却により相溶し、昇温により相分離する下限臨界溶解温度(LCST)型相挙動を示すイオン液体(IL)に注目した。昨年度までにLi-tetrabutylphosphonium phthalate(Li[P4444][PA]) / NaCl水溶液系 (P4-NaCl system)でLi+やCl-の活量変化による発電に成功している。しかし、構成イオンの相転移に伴う全構成イオンの濃度変化の詳細が不明のままであった。そこで本年度は、基本的な溶液の特性評価に立ち返り、全構成イオンの定量と活量についての情報を得て、獲得電力向上につなげることを計画した。まずP4-NaCl systemでは、Li+、Cl-ともに電位差の変化の割に、相変化時の Li+の濃度変化はほとんど生じておらず、IL中の構成イオンがLi+やCl-の活量に影響を与えているのではないかと考えた。開回路電位測定の結果、Li[P4444][PA]、LiNa[PA]、KLi[PA]の順に、濃度上昇に伴う Li+の活量の上昇が緩やかになった。そこで、P4-KCl systemを採用した。含水率60 wt%の Li[P4444][PA]水溶液に KClを添加した系が34 ℃でLCST型相転移挙動を示した。この系のMEBの出力測定の結果、獲得電力は512 nW cm-2となり、想定通り従来のP4-NaCl systemの 415 nW cm-2と比べて大きくなった。MEBの出力を向上させる一つの方針を示すことができた。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
"酵素バイオ燃料電池(EBFC)"，中村暢文,燃料電池,第22巻,第2号,10月,2022年,pp62-67
"金ナノ粒子修飾電極"，中村暢文,BIOINDUSTRY,第39巻,第10号,通巻463号,10月,2022年,pp25-29
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