低温溶融塩を用いる新規な水素-リチウム熱再生型燃料電池

• Project/Area Number: 11878081
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: エネルギー学一般
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 靖彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20026066)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野平 俊之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (00303876) ; 後藤 琢也 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (60296754) ; 萩原 理加 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (30237911)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1999: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 電気化学 / 低温溶融塩 / 水素 / リチウム / 熱再生型燃料電池 / 水素化アルミニウムリチウム / 水素化ホウ素リチウム / 燃料電池

Research Abstract

本研究は、EMIC(エチルメチルイミダゾリウムクロリド)-AlCl_3系低温溶融塩を用いる新規な水素-リチウム熱再生型燃料電池の開発を目的としている。平成12年度は、水素源として水素化アルミニウムリチウム(LiAlH_4)を添加した、LiCl緩衝中性溶融塩系(AlCl_3:EMIC:LiCl=1.1:1:0.2)における水素電極反応を調べた。浴のラマン分光分析の結果から、水素を含むアニオン種(Al_2Cl_6H^-、Al_2Cl_5H_2^-等)の存在が示唆された。W電極を用いた電気化学測定の結果、-0.4V(vs.Al(III)/Al)よりも貴な電領域において、これらのアニオン種のアノード酸化による水素ガス発生が起こることが確認された。また、電極にPdおよびTiを用いた場合、電極中への電気化学的な水素吸蔵が起こることも分かった。さらに、一度水素を吸蔵させたPd電極を-0.7Vで保持することにより、電極中の水素が電気化学的に放出されることも分かった。しかし、この系におけるAlの析出反応が-0.8V付近に存在するため、水素-リチウム熱再生型燃料電池を構築した場合、起電力が大きくとれないことが予想される。この結果を踏まえ、新たな電解質として、水素化ホウ素リチウム(LiBH_4)を添加したEMIC-AlCl_3系低温溶融塩に関して検討を行った。ラマン分光分析の結果、塩基性溶融塩(AlCl_3:EMIC=44:56)にLiBH_4を添加した場合、BH_4^-およびB_2H_7^-が生成することが分かった。W電極を用いた電気化学測定により、-0.6V(vs.Al(III)/Al)よりも貴な電位領域でアノード反応により水素ガス発生が起こることが確認された。この浴の卑な側の電位窓限界は、約-1.8V(vs.Al(III)/Al)であるため、水素-リチウム熱再生型燃料電池を構築した場合に、起電力は1V以上得られる可能性が示された。