高出力・高効率を有する塩分濃度差エネルギー変換セル用新規イオン交換膜の創製

新型离子交换膜高输出高效率盐度差能量转换电池的研制

• 批准号: 22K12444
• 负责人: 垣花 百合子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12444/
• 关键词: 1価選択性イオン交換膜; 塩分濃度差エネルギー; 高出力・高効率; 1価選択透過性イオン交換膜

逆電気透析（RED）発電の実用化には塩分濃度差エネルギー（SGE）を高効率な電力へ変換するための①REDスタック抵抗の低減②スペーサー抵抗の低減③1価選択透過性イオン交換膜（IEM）が必要となる。本研究の目的は、①～③を兼ね備えたIEMスペーサー機能を有する新規プロファイルイオン交換膜（PF-IEM）を開発することである。本年度は、スルホン化ポリエーテルスルホン（S-PES）を用いた平膜CEMを作製し、膜抵抗、イオン選択性の測定を行った。また、市販IEMを用いて凹凸構造を有するPF-IEMの作製、RED発電評価セルの作製及び特性評価を行った。プロファイル陽イオン交換膜（PF-CEM）及びプロファイル陰イオン交換膜（PF-AEM）は熱プレスにより作製した。PF膜セルは、高濃度側流路と低濃度側流路のガスケットにPF-CEMとPF-AEMをそれぞれ組込みこみ作製した。2つの電極（Ag/AgCl）間にPF膜セルを5対重ねて小型スタック（有効膜面積30cm2/、5対）とした。比較用として平膜でも同様な小型スタックを作製し、この2つのセルを発電評価装置に接続し、模擬海水 （0.5 M NaCl溶液）と模擬河川水（0.017 M NaCl溶液）を通液させ、電流-電圧（I-V）特性及び電流-出力（I-P）特性の測定を行った。この値からRED発電評価装置の内部抵抗及びRED発電最大出力密度をそれぞれ算出した。PF-IEMを用いた場合、平膜と比較すると内部抵抗は31%減少し、最大出力密度は45%高い値を得た。これはPF-IEMを使用することで従来使用の低濃度側流路スペーサーネットが不要になり内部抵抗が低減され、発電出力が向上したと考えられる。

Reverse electromagnetic dialysis (RED), a high-efficiency electric power converter using chemical separation concentration difference (SGE)① RED スタック resistance reduction ② スペーサー resistance reduction ③1価 Select the permeable イオン exchange membrane (IEM) and it is necessary. The purpose of this study is: ①～③Also prepared and equipped with new functions Standard PF-IEM exchange membrane (PF-IEM). This year, S-PES (S-PES) was manufactured using flat film CEM, and the film resistance and film selection properties were measured. Commercially available IEMs are manufactured with a concave and convex structure, PF-IEM is manufactured by RED Electronics, and the characteristics of the IEM are produced by RED. PF-CEM and PF-AEM are manufactured by PF-AEM. PF membrane filter, high concentration side flow path and low concentration side flow path are manufactured by PF-CEM and PF-AEM をそれぞれ组込みこみ. The PF membrane between 2 electrodes (Ag/AgCl) is a 5-dimensional heavy-duty small-scale PF membrane (effective membrane area 30cm2/, 5 対). Comparison was made between the use of としてflat film and でもSame as small スタックを, この2つのセルを発electrical evaluation device, simulated seawater (0.5 M NaCl solution) and simulated river water (0.017 M NaCl solution) and the measurement of current-voltage (I-V) characteristics and current-power (I-P) characteristics. The internal resistance of the RED発电竞価 device and the maximum output density of the RED発电 were calculated. PF-IEM is suitable for use in many applications, and compared with flat films, the internal resistance is reduced by 31%, and the maximum output density is 45% higher.これはPF-IEM uses することで従 to use the low concentration side flow path スペーサーネThe internal resistance of the ットがになり is reduced, and the power output is increased.