海水濃度差発電用新規高効率・高安定性エネルギー変換システムの開発
【研究分野】持続可能システム
【研究キーワード】
再生可能エネルギー / 塩分濃度差 / イオン交換膜 / 海水 / 濃度差
【研究成果の概要】
本研究ではRED発電の実用化を目指して、SGE変換セルの高効率化と大型化、REDシステムの長期安定運転に不可欠なRED前処理装置の開発や洗浄法の検討、及び種々の塩水を用いたRED発電システムの最適運転条件の確立を行った。
スタックの大型化(有効膜面積：0.3 m2、総膜面積：180 m2)に成功し、大型スタックでは世界最大の出力密度(1.42 W/m2)が得られた。ナノファイバー複合膜やprofiled膜など新規膜の開発も合わせて、小型スタックの出力密度は3.42 W/m2と大幅に向上した。また今回開発したRED用前処理装置や酵素洗浄法によりこのシステムを長期間安定に運転することが期待出来る。
【研究の社会的意義】
海水と河川水などの塩水間に存在する塩分濃度差エネルギーを直接電気エネルギーに変換する逆電気透析（RED）発電は低環境負荷、国内エネルギー自給である。さらに風力発電や太陽光発電にはない、高稼働率、小設置面積という利点を有するため、この技術の実用化は社会的意義が大きい。
本研究における原水イオン濃度、イオン組成、水温、膜間距離、膜電気抵抗からRED発電出力を定量的に予測する解析は学術的意義が大きい。またREDスタックの大型化に成功して世界最大となる出力密度が得られ、さらに長期安定運転化技術を得た結果は、学術的意義と共にこの技術の実用化を推進する上で社会的にも大きな意義がある。
【研究代表者】