2023 Fiscal Year Annual Research Report
電池高出力化実現に向けたMg酸化物皮膜生成・成長・破壊のリアルタイムイメージング
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21K04676
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
星 芳直 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20632574)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マグネシウム / 電気化学測定システム / チャンネルフロー電極 / ガスクロマトグラフィー / 3Dインピーダンス / 水素発生 / リアルタイム検出 / 皮膜溶解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マグネシウムの溶解にともなう酸化物皮膜生成・成長・破壊の動的過程をリアルタイムに追跡できる電気化学計測法を開発し、マグネシウム表面の溶解形態変化とその過程において観察される水素発生の支配因子解明に基づくマグネシウム電池の高出力化指針を確立することを目的とする。
本年度は、チャンネルフロー電極とガスクロマトグラフを用いたマグネシウム溶解にともない発生する水素ガスのリアルタイム検出法を確立し、マグネシウムの溶解にともなう酸化物皮膜生成・成長・破壊の動的過程を追跡した。前年度開発したチェンネルフローセルを用いた電気化学計測法では、層流条件を満たした電解液がチャンネル内を流れることにより、マグネシウムの溶解にともなう電極近傍のpH変化を考慮した電気化学測定の実施が可能となる。このシステムに、本年度はガスクロマトグラフを接続することにより、フローセル内でマグネシウムの溶解にともない発生した水素ガスをリアルタイム検出した。この手法では、水素ガスのリアルタイム検出と同時にデジタルマイクロスコープにより溶解中におけるマグネシウム表面変化を動画撮影しているため、本年度はマグネシウムの自然電位、アノード分極曲線、および3Dインピーダンス測定中におけるマグネシウム溶解にともなう水素ガスの定量分析に基づく皮膜生成・成長・破壊のプロセスの解析をおこなった。電気化学測定中における水素ガスの定量分析と時間情報を保持したインピーダンスにおける時定数分離解析から、Mg溶解における水素発生機構を提案した。
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