| Project/Area Number |
20H02836
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
Nakamura Nobuhumi 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60313293)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
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| Keywords | 発電装置 / イオン液体 / 下限臨界溶解温度 / 再生可能エネルギー / 熱電変換 / 二次電池 |
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| Outline of Research at the Start |
イオン液体－水混合系には、高温では二層で、低温では一層になる下限臨界溶解温度（LCST）型の相挙動を示すものがある。LCST型の変化は僅かな温度変化で起こり、系中に溶解した無機塩の濃度変化をもたらす。この挙動を利用し、塩濃度差により発電する混合エントロピー電池（MEB）を我々が発明した。本研究の目的は、ある種のイオン液体－水混合系がLCST型の相挙動を示す要因を実験的に整理すること、および、この混合系を電解質とするMEBの出力向上である。まず、水とLCST型の相挙動を示すイオン液体を作製し、それらの相挙動を調べる。その中でMEBに最適な混合溶液を用いて、高出力化を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We tried to improve the output of mixed entropy batteris (MEBs) using ionic liquids (ILs) exhibiting lower critical solution temperature (LCST) behavior. First, we found an IL composed of a Li ion that exhibits LCST behavior. In this Li-tetrabutylphosphonium phthalate(Li[P4444][PA])/NaCl aqueous solution system (P4-NaCl system), we succeeded in generating electricity by changing the activities of Li+ and Cl-. In the P4-NaCl system, the change in Li+ concentration during the phase transition was small, so we adopted the P4-KCl system using KCl as the inorganic salt to be added. The power gain of this MEB was even greater.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
この研究によりLCST挙動を示すための要因や無機塩添加によってLCSTがどのように変化するかの基礎的な知見を得ることができた。また、Liイオンを含むイオン液体でLCSTを示すものを世界で初めて見出した。これらのことは学術的に価値がある。さらにこのILを用いて、従来のLCST-MEBをしのぐ出力が得られることを見出した。このことは、これまでに再生可能エネルギーの平準化に用いられてきたレドックスフロー電池を上回る新しいデバイスを作製できる可能性を示唆しており、社会的にも大変意義深いと考える。
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