Development of a novel redox sensor for sediment dynamics in coastal areas

开发用于沿海地区沉积物动态的新型氧化还原传感器

• 批准号: 22K14330
• 负责人: Kim Kyeongmin
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14330/
• 关键词: 燃料電池型センサー; 含水比計測; 湿潤密度計測; 溶存酸素計測; 酸化還元反応; 底泥; 電位センサー; 浮泥

本研究では沿岸域、特に航路のような人間活動と関連が密接な海底地形の変化をモニタリングするための電位センサーの開発を目指している。 このため、（1）最適な電極素材の検討、（2）水質、低質に対する電位の応答特性の解析、（3）電位以外の新たな電気化学的因子の検討について論文、発表の形で成果を得ている（予定を含む）。例えば，電位が捉える溶存酸素濃度の特性を利用して、藻類の光合成、赤潮現象などによって年間水質環境が大幅に変わる沿岸域で連続的かつ長期的に水質を計測する電位センサーの実証に成功した。約8ヶ月間連続測定した電位結果をもとに、底層の貧酸素水塊の発生および解消メカニズムを解明した。さらに、機械学習を利用して、電位と溶存酸素濃度の相関関係の長期的変化を学習させ、電位センサーで溶存酸素濃度を計測することに成功しており、この成果を現在Environmental Science and Pollution Researchジャーナルに投稿中である。本研究の最終目標である泥の挙動を計測することにおいて、電気化学的パラメータで底泥の浸食や堆積のような物理的挙動を計測するために電気抵抗値を因子とする新たなセンサーを開発した。このセンサーは、これまで連続的な計測手法の不在でできなかった台風などのイベント現象発生直後の地形変化を素早く把握するのに活用できる。本研究で開発した電気化学的手法で泥の物理的挙動を把握するセンサーは多様な現象をセンシングする応用可能性があり、経済性、耐久性などの面で長所があるため、今後沿岸域での多様なセンサーへの発展が期待される。

This study is aimed at the development of human activities and relationships in coastal areas and special sea routes. These include: (1) investigation of optimal electrode materials;(2) analysis of potential response characteristics of water quality and low quality;(3) investigation of new electrochemical factors other than potential; and (4) determination of the shape of the electrode materials. For example, the characteristics of dissolved acid concentration of potential detection, photosynthesis of algae, red tide phenomenon, annual water element environment change greatly, coastal area continuous change, long-term water quality measurement of potential detection was successfully demonstrated. About 8 months of continuous measurement of the potential results, the bottom of the acid-poor water block production and elimination of the solution In addition, mechanical learning is used to study the long-term change of the correlation between potential and soluble acid concentration. The results of this study are now published in Environmental Science and Pollution Research. The ultimate goal of this study is to measure the movement of mud and to develop new electrical resistance factors for the measurement of physical movement of mud and sediment. The measurement method of typhoon and typhoon is used to grasp the change of terrain after typhoon and typhoon. This study explores the possibility of developing electrochemical methods to understand the physical behavior of mud, and to predict the future development of mud in coastal areas.