不均一架橋構造を有するイオンバリヤー性積層荷電膜を用いた浸透圧発電システムの開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19560849
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 比嘉 充 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30241251)
• 研究分担者: 遠藤 宣隆 山口大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40314819)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 構造 / 機能性材料 / 新エネルギー / 水資源 / 環境技術

研究概要

親水性高分子のポリビニルアルコール(PVA)をベースにして高い水流束と高い耐ファウリング性を有する浸透圧発電用NPN積層荷電構造膜の開発を行うために変性PVAポリアニオンおよびポリジアリルアンモニウムクロリド(PDADMAC)のブレンド水溶液を多孔質膜の支持材上にコーティングして交互積層を形成後、架橋した。作製したNPN積層荷電構造平膜はPVA膜と比較して2倍以上高い水透過性と3倍以上高いイオンバリヤー性を示した。さらに市販イオン交換膜と比較して2倍以上高い耐ファウリング性を有することが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Cross-Linked Sulfonated Polyimide Membranes for Polymer Electrolyte Fuel Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobutaka Endo, Kousou Matsuda, Kazuaki Yaguchi, Zhaoxia Hu, Kangcheng Chen, Mitsuru Higa, and Kenichi Okamoto
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 156 ページ: B628-B633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and properties of novel sulfonated polyimides bearing sulfophenyl pendant groups for fuel cell application (2009)
  • 著者名/発表者名: Kangcheng Chen, Xinbing Chen, Kazuaki Yaguchi, Nobutaka Endo Mitsuru Higa, Ken-ichi Okamoto
  • 雑誌名: Polymer 50 ページ: 510-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge mosaic membranes prepared from laminated structures of PVA-based charged layers Charge mosaic membranes prepared from laminated structures of PVA-based charged layers : 1. Preparation and transport properties charged mosaic membranes (2008)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Higa, Dai Masuda, Eisuke Kobayashi, Megumi Nishimura, Yoko Sugio, Takeshi Kusudou, Naoki Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 310 ページ: 466-473
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of anion-exchange membranes with a semi-interpenetrating network structure of poly(vinyl alcohol) and poly(allylamine) (2008)
  • 著者名/発表者名: Megumi Nishimura, Mitsuru Higa, Kento Akamine, Sou Masudaya
  • 雑誌名: Desalination 233 ページ: 157-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Preparation of a Novel Temperature-responsive Ionic Gel. 3. Valence Selective Control of Transport Modes of Ions in Response to Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Higa, Tomoko Yamakawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 112(21) ページ: 6585-6593
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水・塩の安全性と陰イオン交換膜 (2008)
  • 著者名/発表者名: 比嘉充
  • 雑誌名: 日本海水学会誌 62(3) ページ: 134-138
• [雑誌論文] Sulfonated Polyimide Membranes for Polymer Electrolyte Fuel Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Okamoto, K. Matsuda, Z. Hu, K. Chen, N. Endo and M. Higa
  • 雑誌名: ECS Transactions 12(1) ページ: 5-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Dye-sensitized Solar Cell Using Solid Polymer Electrolyte Consisting Hyper-branched Graft Polymer (2007)
  • 著者名/発表者名: Nobutaka Endo, Yoko Hashizume, Mitsuru Higa
  • 雑誌名: Transactions of Materials Research Society of Japan 32(3) ページ: 685-688
  • 査読あり
• [学会発表] ポリマーブレンド法により作製したPVA系陰イオン交換膜におけるイオン輸送特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 桑田修一, 清水恵里子, 比嘉充
  • 学会等名: 化学工学会第74年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] 陰イオン交換膜における有機汚染物質のファウリング特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長瀬みなみ, 西村恵美 ,田中伸幸, 比嘉充
  • 学会等名: 化学工学会第74年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] ポリマーブレンド法により作製したイオン交換膜における膜作製条件とそのイオン輸送特性との関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 比嘉充
  • 学会等名: 膜シンポジウム2008
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] Characterization of anion-exchange membranes prepared from poly(vinyl alcohol) and polycations (2008)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Kuwada, Kento Akamine, Mitsuru Higa
  • 学会等名: International Congress on Membranes and Membrane Processes (ICOM 2008)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] Electrodialytic transport properties of anion exchange membranes prepared from poly(vinyl alcohol) and poly(diallyl dimethyl ammonium chloride) (2008)
  • 著者名/発表者名: Megumi Nishimura, Mitsuru Higa
  • 学会等名: International Congress on Membranes and Membrane Processes (ICOM 2008)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] Characteristic of cation exchange membranes prepared from poly(vinyl alcohol) and polyanion : dependence of cross-linking conditions on ionic transport properties International (2008)
  • 著者名/発表者名: Hatsumi Maruoka, Kento Akamine, Mitsuru Higa
  • 学会等名: Congress on Membranes and Membrane Processes (ICOM 2008)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] 親水性マトリックスを有する陰イオン交換膜のイオン選択輸送特性第45回 (2008)
  • 著者名/発表者名: 桑田修一, 西村恵美, 比嘉充
  • 学会等名: 化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] PVA系陰イオン交換膜の電気透析システムにおけるイオン輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 比嘉充
  • 学会等名: 第45回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] PVAとポリアニオンから作製した陽イオン交換膜-架橋条件とイオン輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸岡初美, 赤嶺健人, 比嘉充
  • 学会等名: 第45回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] 親水性高分子マトリクスを有する電気透析用陰イオン交換膜の作製とその特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 比嘉充
  • 学会等名: 日本海水学会第59年会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] PVAとPDADMACから作製した親水性マトリクス陰イオン交換膜-化学的架橋条件とイオン選択性との関係- (2008)
  • 著者名/発表者名: 桑田修一, 比嘉充
  • 学会等名: 日本膜学会第30年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-05-15
• [学会発表] 親水性マトリクスを有する陰イオン交換膜の作製-化学的架橋条件とイオン選択性との関係- (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 比嘉充
  • 学会等名: 日本膜学会第30年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-05-15
• [学会発表] ポリビニルアルコールマトリクス両性荷電膜の作製とそのイオン選択透過性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林真由美, NUR DIANA, 比嘉充
  • 学会等名: 化学工学会第73年会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2008-03-19
• [学会発表] ポリビニルアルコールと高分子カチオンから作製した親水性マトリクス陰イオン交換膜のイオン輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 赤嶺健人, 西村恵美, 桑田修一, 比嘉充
  • 学会等名: 化学工学会第73年会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2008-03-19
• [学会発表] NIPA/PVAゲルを用いた温度応答性アクチュエータデバイスの特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原尻孔明, 杉本健洋, 比嘉充
  • 学会等名: 第8回MRS-J山口大学支部研究発表会
  • 発表場所: 宇部
  • 年月日: 2007-11-17
• [学会発表] ポリビニルアルコールと高分子カチオンから作製した陰イオン交換膜のイオン輸送特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 桑田修一, 比嘉充
  • 学会等名: 第8回MRS-J山口大学支部研究発表会
  • 発表場所: 宇部
  • 年月日: 2007-11-17
• [学会発表] 親水性マトリクスを用いたDMFC用固体高分子電解質膜の作製とその特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉田幹典, 前岨晋一, 比嘉充
  • 学会等名: 第8回MRS-J山口大学支部研究発表会
  • 発表場所: 宇部
  • 年月日: 2007-11-17
• [学会発表] 電場応答性荷電膜の作製とそのイオン輸送制御特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 比嘉充, 藤井政臣
  • 学会等名: 膜シンポジウム
  • 発表場所: 宇部
  • 年月日: 2007-11-15
• [学会発表] 親水性マトリクスを有する陰イオン交換膜の作製とその特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 赤嶺健人, 桑田修一, 比嘉充
  • 学会等名: 膜シンポジウム
  • 発表場所: 宇部
  • 年月日: 2007-11-15
• [学会発表] 多分岐グラフトポリマーによる完全固体型色素増感太陽電池の作製法の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 遠藤宣隆, 橋詰洋子, 尾野本広志, 比嘉充
  • 学会等名: 第48回電池討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2007-11-15
• [学会発表] DMFC用ポリビニルアルコール系固体高分子電解質膜の発電特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 前岨晋一, 杉田幹典, 遠藤宣隆, 比嘉充, 遠藤了慶, 大木弘之
  • 学会等名: 第48回電池討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2007-11-15
• [学会発表] 多分岐グラフトポリマーを用いた固体高分子電解質の色素増感太陽電池への適用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 遠藤宣隆, 橋詰洋子, 尾野本広志, 比嘉充
  • 学会等名: 第56回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] ポリビニルアルコール複合荷電膜の作製とそのイオン輸送特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大月昌也, 豊田拡也, 杉田幹典, 比嘉充, 楠藤健
  • 学会等名: 第56回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] ポリビニルアルコールをマトリックスにしたDMFC用固体高分子電解質膜の作製とその特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉田幹典, 比嘉充, 遠藤了慶
  • 学会等名: 第56回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] イオンバリア性を有するNPN型複合荷電膜の作製と特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 白水由紀, 杉本健洋, 赤嶺健人, 比嘉充
  • 学会等名: 第56回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Charged Membranes Responding External Environmental Conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Higa
  • 学会等名: The Fourth Conference of Aseanian Membrane Society
  • 発表場所: 台北
  • 年月日: 2007-08-17
• [学会発表] Characterization of Anion exchange Membranes prepared from Poly(vinyl alchohol) and Polycation (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Higa, Megumi Nishimura, Sou Masudaya
  • 学会等名: The Fourth Conference of Aseanian Membrane Society
  • 発表場所: 台北
  • 年月日: 2007-08-17
• [学会発表] Amphoteric charged membranes prepared from poly(vinyl alchol)and polycation (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Higa, Mayumi, Kobayashi
  • 学会等名: The Fourth Conference of Aseanian Membrane Society
  • 発表場所: 台北
  • 年月日: 2007-08-17
• [学会発表] 親水性高分子を用いたナノ構造制御イオン交換膜の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 比嘉充, 堀憲次, 上村明男, 遠藤宣隆
  • 学会等名: 第19回助成研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-07-31
• [学会発表] PVAをベースにした両性荷電膜の作製とその電解質選択透過性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小林真由美, 比嘉充
  • 学会等名: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2007-07-07
• [学会発表] ポリビニルアルコール系固体高分子電解質膜のプロトン選択透過性と膜構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉田幹典, 比嘉充
  • 学会等名: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2007-07-07
• [学会発表] 変性PVA高分子電解質から作製した陽イオン交換膜におけるイオン輸送特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 赤嶺健人, 比嘉充
  • 学会等名: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2007-07-07
• [学会発表] ポリエチレングリコール含浸カチオン交換膜を用いた固体高分子電解質の作製と特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 尾野本広志, 比嘉充
  • 学会等名: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2007-07-07
• [学会発表] ポリビニルアルコール系荷電膜における架橋条件とイオン選択透過性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 豊田拡也, 比嘉充
  • 学会等名: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2007-07-07
• [学会発表] ポリマーブレンド法による両性荷電膜の作製とイオン選択透過性の評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小林真由美, 比嘉充
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] ポリエチレングリコール含浸陽イオン交換膜を用いた固体高分子電解質の作製と特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 尾野本広志, 比嘉充
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] ポリビニルアルコール系荷電膜における架橋条件と荷電選択透過性との関係 (2007)
  • 著者名/発表者名: 豊田拡也, 赤嶺健人, 比嘉充, 楠藤健, 藤原直樹
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] PVA/NIPAAmゲルを用いた温度応答性マイクロバルブの特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原尻孔明, 比嘉充
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] 親水性マトリクスを有するイオン交換膜における膜架橋条件とイオン輸送特性の関係 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西村恵美, 赤嶺健人, 豊田拡也, 比嘉充
  • 学会等名: 日本海水学会第58年会研究技術発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-05
• [学会発表] 高プロトン選択透過性を有するDMFC用ポリビニルアルコール系固体高分子電解質膜の作製条件の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉田幹典, 赤嶺健人, 豊田拡也, 比嘉充, 遠藤了慶
  • 学会等名: 第56回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2007-05-29
• [学会発表] PVA-NIPAAmゲルを用いた温度応答性マイクロバルブの特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原尻孔明, 比嘉充
  • 学会等名: 第56回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2007-05-29
• [学会発表] PVと高分子電解質から作製した荷電膜における膜荷電状態の外部イオン濃度応答性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤井政臣, 比嘉充
  • 学会等名: 日本膜学会第29年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-05-10
• [学会発表] 変性PVA高分子電解質から作製した陽イオン交換膜におけるイオン輸送特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 赤嶺健人, 豊田拡也, 西村恵美, 比嘉充, 楠藤健, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本膜学会第29年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-05-10
• [学会発表] 電解質選択透過性を持つポリマーブレンド両性荷電膜の作製とその特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小林真由美, 比嘉充
  • 学会等名: 日本膜学会第29年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-05-10
• [図書] 図解最先端イオン交換技術のすべて (2008)
  • 著者名/発表者名: 比嘉充
  • 総ページ数: 34-37, 42-45
  • 出版者: 株式会社 工業調査会(日本イオン交換学会編)
• [産業財産権] 透湿体及びこれを備えた加湿器 (2007)
  • 発明者名: 比嘉充, 橋爪克浩, 近藤悟
  • 権利者名: 山口大学, 三菱重工(株)
  • 産業財産権番号: 2007-166507
  • 出願年月日: 2007-06-25