濃縮海水を用いた透析電池における排熱のエクセルギー変換効率 Exergy Conversion Efficiency of Heat Discharged from Factory to Electricity via Dialytic Battery with Concentrated Sea Water

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抄録

工場排熱エネルギを海水の蒸発用熱源として利用し, 濃縮した海水と海水との間の濃度差エネルギに変換し, ついで透析電池を用いて電気エネルギに更に変換するシステムについで, 理論的な解析を行った.<BR>海水を40℃まで加熱し, 気温15℃, 湿度70%(東京の年平均値) の空気を用いて冷水塔で海水の濃縮を行うと, 供給海水中の水の約5wt%が蒸発し, 12℃まで冷却される. 12℃における飽和濃度に達するまでに47本の冷水塔が必要となる.<BR>この濃縮海水と海水を用いて1台の透析電池により発電を行うと, 入口濃度比の増加と共に出力は増加する. 12℃における飽和濃度の濃縮海水と未濃縮海水を用いた場合には, 最大出力43.3kW/(m・1000pairs) が得られる.<BR>このシステムのエクセルギー変換効率は, 1台の透析電池の場合0.494%, 4台では0.797%であった. また, このシステムのエクセルギー変換効率は, 透析電池数と, 供給温度と共に増加する.<BR>新エネルギー実用化の目処として出力1kW当たり100万円の初期投資を行い, その1割を膜に割くとし, 単位面積・1000対当たりの出力を1kWとすると, イオン交換膜1m<SUP>2</SUP>当たりのコストは50円となる. 3kW/(m<SUP>2</SUP>・1000pairs) では, 150円である. 従って現状のイオン交換膜の価格が1万~1万5千円であるから透析電池の実用化のためには, 膜コスト削減に一段の努力が必要であろう.

The exergy conversion efficiency was calculated in the case where a low level exergy of heat discharged from a factory is converted into a high exergy level of electricity via dialytic battery, and was found to be in the range of 0.494% to 0.797%. Efficiency increases with an increase in feed temperature and in the case of counter-current feed flow configuration. The feed to the dialytic battery is composed of sea water and concentrated sea water, which is concentrated by evaporating water by means of a cooling tower. The heat required is extracted from the warm industrial waste water discharged from factories.<BR>The sea water, whose temperature is raised to 40°C, is fed into an ideal cooling tower and placed in contact with the air (temperature 15°C, humidity 70%, the yearly average values in the Tokyo area). At equilibrium, about 5% of the water being fed to the cooling tower is evaporated and the temperature of the concentrate is lowered to 12°C. The ideal cooling tower number is found to be 47 for concentrating the sea water to a saturated state (26.4 wt% salt).<BR>The dialytic battery is composed of 1000 paired anion exchange membranes and cation (area resistivity 2Ω·cm<SUP>2</SUP> for each) and a maximum output of 43.3 kW was calculated at the following operating condition; 40°C, saturated sea water (5415 mol/m<SUP>3</SUP>), fresh sea water (598 mol/m<SUP>3</SUP>), average feed velocity 0.01 m/s.<BR>Assuming that 10% of one million yen/kW as the initial investment for this system is allocated to the membrane, the cost of the membrane might be 50 yen/m<SUP>2</SUP> in the case of 1 W/(m<SUP>2</SUP>·pair), and 150 yen/m<SUP>2</SUP> in the case of 3 W/(m<SUP>2</SUP>·pair).

収録刊行物

  • 日本海水学会誌

    日本海水学会誌 54(2), 136-145, 2000-04-01

    日本海水学会

参考文献:  9件中 1-9件 を表示

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10008275782
  • NII書誌ID(NCID)
    AN0018645X
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    03694550
  • NDL 記事登録ID
    5334547
  • NDL 雑誌分類
    ZM44(科学技術--地球科学--海洋・陸水・火山) // ZP8(科学技術--化学・化学工業--無機化学・無機化学工業)
  • NDL 請求記号
    Z15-47
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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