2019 Fiscal Year Annual Research Report
Li recovery with pseudocapacitive electrode in fluidized bed cell
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17K19174
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
杉本 渉 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20313843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 隆司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40325486)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 無機工業化学 / セラミックス / 化学工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではレドックスキャパシタ反応を利用したリチウム回収技術の概念立証とこの反応を活かしたハイブリッド流動層ＣＤＩ(Capacitive De-Ionization) を確立することを目的としている。
本年度は、活性炭の細孔内に有機分子が固定化されることでレドックス反応が表面反応に類似した挙動を示すと仮定し、活性炭の細孔内に固定化される条件を検討した。活性炭を分散した電解液において、電解液中の有機分子濃度や分散させる活性炭の種類などを変化させて、有機分子が固定化される現象を検討した。レドックス活物質として4,5-ジヒドロキシ-1,3-ベンゼンジスルホン酸（ＢＱＤＳ）を用い、炭素材料として活性炭を使用した。活性炭分散電解液中のＢＱＤＳの濃度が低い場合、ＢＱＤＳのレドックス反応が表面反応に特有の挙動を示した。一方で高濃度のＢＱＤＳが存在する場合は、活性炭を分散させていない電解液を用いた際に観察されるＢＱＤＳのレドックス反応の可逆性に類似していた。このことから、ＢＱＤＳの濃度が低い時にはＢＱＤＳが活性炭の細孔内に固定化され、特異的な電荷移動機構になったと考えられる。この特異な反応は活性炭の種類を変えても観測された。ミクロ孔の存在が重要であり、ミクロ孔があることで有機分子が細孔内に固定化されていると考えられる。
これらの知見は、ＢＱＤＳのような有機分子が活性炭のミクロ細孔中に固定化され、あたかも表面修飾されたと同じ挙動を示すことを示す。レドックス有機分子と活性炭スラリーからレドックスフローキャパシタとして有用な電極材料になることを見出した。
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