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2019 年度 研究成果報告書

放射線グラフト陽・陰イオン交換膜の輸送特性解明と逆電気透析発電への応用

研究課題

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研究課題/領域番号 16K06839
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

澤田 真一  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (70414571)

研究分担者 前川 康成  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所, 副所長(定常) (30354939)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード逆電気透析発電 / 放射線グラフト法 / カチオン交換膜 / アニオン交換膜 / 膜抵抗
研究成果の概要

放射線グラフト法によってカチオン交換膜(CEM)とアニオン交換膜(AEM)を作製し、それらを逆電気透析(RED)発電に適用した。フッ素樹脂基材膜へのガンマ線照射後、スチレンのグラフト重合とスルホン化でCEM、クロロメチルスチレンのグラフト重合と四級化でAEMを作製した。CEMとAEMの膜抵抗は、イオン交換容量と共に急激に低下した。最低抵抗のCEMとAEMを5枚ずつ用いてRED発電試験を行った。市販CEM・AEMを用いた場合よりも、優れた発電出力が得られた。放射線グラフトCEM・AEMがRED膜として有望であることを実証できた。

自由記述の分野

膜分離工学、電気化学、放射線化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

逆電気透析発電は、海水と淡水から電気を生産する極めてクリーンな再生可能エネルギーである。これまで、RED発電の出力を上げるため、電気抵抗の低いカチオン交換膜(CEM)とアニオン交換膜(AEM)が模索されていた。本研究により、放射線グラフト重合法で作製した低抵抗のCEMとAEMを用いると、従来市販膜の場合と比べ、発電出力を大幅に向上できることがわかった。RED発電の産業実用化、ひいては再生可能エネルギーの普及に貢献し得る成果として、社会的な意義は大きい。

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公開日: 2021-02-19  

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