| Project/Area Number |
22K19080
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
Yoshida Tsukasa 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (90273127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 吉将 大阪工業大学, 工学部, 講師 (30791818)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 再生可能エネルギー / レドックスバッテリー / 有機レドックス分子 / 導電性高分子触媒 / 電極動力学 / 電気化学水晶振動子マイクロバランス |
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| Outline of Research at the Start |
再生可能エネルギーの拡大に向けて、電力貯蔵とオンデマンド利用を可能とするレドックス電池が注目されている。資源枯渇の恐れの無い有機レドックスが有望視されているが、多くの場合可逆性が高く、還元状態の分子が大気中の酸素で酸化（放電）する問題があった。本研究では、分子内ピナコールカップリング等の反応により還元安定化する準可逆ロッカブルレドックス分子とこれを選択的に酸化する水素結合性導電性高分子触媒キーを同時開発し、大気下で粉体としても電力貯蔵可能なシステムへの端緒を得る。電位と水溶性、可逆性を制御するロッカブル分子と触媒キーの設計合成を系統的に行い、その電気化学動力学と安定性を評価する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have attempted simultaneous development of organic lockable redox shuttle (LSR) stablized against self-discharge under air and hydrogen-bonding polymer catalyst (HCPC) key for the discharge. Strong stabilization against oxidation for over 2 V and stable storage under air have been confirmed for reductive intramolecular ring forming pinacol coupling of diphenyl naphthalene derivative, DPNO2, to DPN(OH)2. Electropolymerization of neutral red into PNR, that is a candicate of HCPC, has been scrutinized using EQCM and elucidated a mechanism that only adsorbed monomer contributes to the polymer growth. We have also succeeded synthesis of water soluble LSR candidates by sulfonation as well as substitution of the phenyl to pyridyl group of DPNO2. However, we could not check their redox functionalities.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
太陽光発電等のグリーン電力を大気下で安価に長期保存し、オンデマンド利用を可能とするために、酸化自己放電しない有機レドックスロックとこれを選択的に酸化ディスチャージする有機触媒キーの同時開発を狙った挑戦的研究。非水溶性の有機レドックスについて所期の機能を確認した一方、水溶性分子の開発が難航し、期間内に研究を完遂することは出来なかった。一方水素結合性導電性高分子触媒の開発については、その形成機構を明らかになり、より高速な製膜条件も見出した。これら学術的成果は蓄電に限らずグリーン水素製造用の電極触媒などにも寄与する。有機分子、高分子の電気化学挙動に関する理解を大きく前進させることが出来た。
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