2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of a novel high-efficiency, high-stability energy conversion system for salinity gradient power generation

Research Project

PDF

Project/Area Number	21H04942
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	Higa Mitsuru 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30241251)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中俊彦山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00179772) 奥村哲也長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10380817) 杉本悠山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (30848841) 松本英俊東京工業大学, 物質理工学院, 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) 木村睦信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (60273075) Jiang Fei 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (60734358) 垣花百合子山口大学, 大学院創成科学研究科, 学術研究員 (90592014) 鈴木祐麻山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00577489)
Project Period (FY)	2021-04-05 – 2024-03-31
Keywords	イオン交換膜 / 塩分濃度差エネルギー / 逆電気透析発電 / 再生可能エネルギー
Outline of Final Research Achievements	We developed ion-exchange nanofibers using a parylene thin film with imidazole side chains and the solution blow spinning method, which is a spinning method suitable for polymer electrolytes. These have provided the prospect of producing ultra-low resistance membranes for reverse electrodialysis (RED). We also calculated the optimal uneven structure of the ion-exchange membrane using computational fluid analysis technology, and produced profiled (PF) membranes from flat ion-exchange membranes. A stack using this PF membrane achieved 44% higher power density than that of flat membranes. We developed a cleaning method for RED that is effective in removing bioforms by combining enzymes and cleaning methods such as NaCl. We also evaluated the characteristics of RED using various industrial wastewater, and obtained a gross power density of 2.3 W/m2.
Free Research Field	機能性高分子材料
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	塩分濃度差エネルギー（SGE）は、海水1 m3と淡水1 m3の混合で約500 Whのエネルギーが発生する。このSGE変換技術である逆電気透析（RED）発電は、海水と淡水をRED装置に供給するだけで発電する非常にシンプルで安全な発電方法である。RED発電は国内エネルギーの再エネ化率、エネルギー自給率の向上に大きく貢献できる。またRED発電はほぼ100%の高稼働率を有し、再エネ型ベースロード電源になり得る。さらにRED発電は風力発電の約1/200、太陽光発電の約1/50の設置面積で同等の発電出力が得られ、地下設置も可能であることから都市近郊での事業展開が期待できる。