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全有機レドックス・フロー電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14057
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関大阪大学 (2017-2018)
京都大学 (2016)

研究代表者

清水 章弘  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30584263)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードレドックス・フロー電池 / 二次電池 / キノン / 酸化還元 / 有機活物質 / π共役系 / 再生可能エネルギー / 有機活性物 / 電解酸化 / レドックス / フロー / パイ共役系
研究成果の概要

全有機レドックス・フロー電池の開発に向け、正極用の有機活物質の研究を行った。置換基を検討することにより室温で液体であるキノン誘導体を開発した。開発したキノン誘導体は支持電解質を溶解することができ、キノン誘導体を有機活物質として用いた二次電池は非水系の有機レドックス・フロー電池として、最も高いエネルギー密度を示した。また、「溶媒を用いないレドックス・フロー電池」という新しいコンセプトを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用として二次電池が盛んに研究されている。レドックス・フロー電池は大規模蓄電デバイスとして利用されているが、エネルギー密度が小さいことが課題である。本研究では、「溶媒を用いないレドックス・フロー電池」という新しいコンセプトを実証しており、学術的に意義が大きいだけでなく、高エネルギー密度も実現しており、社会的意義も大きい研究である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Development of Electroorganic Reactions Utilizing Stabilized Reactive Species and Its Application to Organic Energy Storage Materials2018

    • 著者名/発表者名
      SHIMIZU Akihiro
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 86 号: 6 ページ: 298-302

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.18-6-E2671

    • NAID

      130007504978

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2018-11-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation and reactions of thiirenium ions by the Cation Pool method2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Akihiro、Horiuchi Shun、Hayashi Ryutaro、Matsumoto Kouichi、Miyamoto Yu、Morisawa Yusuke、Wakabayashi Tomonari、Yoshida Jun-ichi
    • 雑誌名

      Arkivoc

      巻: 2018 号: 2 ページ: 97-113

    • DOI

      10.24820/ark.5550190.p010.302

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal- and Oxidant-Free Alkenyl C-H/Aromatic C-H Cross-Coupling Using Electrochemically Generated Iodosulfonium Ions.2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, R.; Shimizu, A.; Daives, J. A.; Ishizaki, Y.; Willis, C.; Yoshida, J.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 号: 39 ページ: 1289112895-1289112895

    • DOI

      10.1002/anie.201807592

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrogenerated Cationic Reactive Intermediates: The Pool Method and Further Advances2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Jun-ichi、Shimizu Akihiro、Hayashi Ryutaro
    • 雑誌名

      Chemical Reviews

      巻: 118 号: 9 ページ: 4702-4730

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.7b00475

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Liquid Quinones for Solvent-Free Redox Flow Batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Akihiro、Takenaka Keisuke、Handa Naoyuki、Nokami Toshiki、Itoh Toshiyuki、Yoshida Jun-Ichi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 29 号: 41 ページ: 1606592-1606592

    • DOI

      10.1002/adma.201606592

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-Free Benzylic C-H Amination via Electrochemically Generated Benzylaminosulfonium Ions2017

    • 著者名/発表者名
      林 竜太朗・清水 章弘・宋 燁韜・芦刈 洋祐・野上 敏材・吉田 潤一
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 23 号: 1 ページ: 61-64

    • DOI

      10.1002/chem.201604484

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Stabilized Cation Pool Method: Metal- and Oxidant-Free Benzylic C-H/Aromatic C-H Cross-Coupling.2016

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, R.; Shimizu, A.; Yoshida, J.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 号: 27 ページ: 8400-8403

    • DOI

      10.1021/jacs.6b05273

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 電気を使う C-H 結合の官能基化2019

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      大阪大学理学部 平成30年度 化学・高分子コロキウム卒業記念講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カチオンとアニオンが弱く相互作用するπ共役双性イオンの合成と近赤外吸収特性2019

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・石﨑優・新谷亮
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 活性種を安定化して用いる 有機電解酸化反応と有機活物質の開発2018

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      2018年度第2回関西電気化学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フェナジニウムを基盤とする π共役双性イオンの合成と物性2018

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・石﨑優・新谷亮
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The Stabilized Cation Pool Method: Metal- and Oxidant-Free C-H/C-H Cross-Coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Shimizu, Ryutaro Hayashi, Jun-ichi Yoshida
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Organic Reactions (ISOR-13)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 活性種を安定化して蓄積する有機電子移動反応の開発と有機蓄電材料開発への応用2018

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機レドックス化学に基づく芳香族C-H結合の官能基化と機能性分子開発への応用2018

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      平成29年度 第2回有機金属若手研究者の会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 直接観測をめざしたグリコシルカチオンの電気化学的発生・蓄積の試み2018

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・奥殿 純・林 竜太朗・吉田潤一
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機レドックス化学に基づくC-H 結合の官能基化2017

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • 発表場所
      神奈川、慶応義塾大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Functional Materials and Reactions Based on Open-Shell π-Conjugated Species2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Shimizu
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • 発表場所
      神奈川、慶応義塾大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ドナーと電子アクセプターからなるπ共役双性イオンの設計と合成と物性2017

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・堀内俊・石﨑優・吉田潤一
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • 発表場所
      神奈川、慶応義塾大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] アンスロキシド骨格を有するπ共役双性イオンの合成と電子構造2017

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・石﨑優・堀内俊・吉田潤一
    • 学会等名
      第41回有機電子移動化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Liquid Quinones as Cathode Active Materials for Organic Redox Flow Batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Shimizu, Keisuke Takenaka, Naoyuki Handa, Toshiki Nokami, Toshiyuki Itoh, Jun-ichi Yoshida
    • 学会等名
      ISNA 2017 (17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外吸収を示す開殻π共役双性イオン2017

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・石﨑優・堀内俊・吉田潤一
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気化学的手法によるπ共役双性イオンの合成と物性2017

    • 著者名/発表者名
      清水章弘,石﨑優,堀内俊,吉田潤一
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] カチオン種を発生・蓄積する 有機電解反応の開発2016

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      第5回化学フロンティア研究会
    • 発表場所
      高知、高知工科大学
    • 年月日
      2016-07-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] キノンを基盤とする有機正極活物質の設計・合成と酸化還元特性2016

    • 著者名/発表者名
      清水章弘・谷澤秀弥・矢三勇介・稲富友・北條伸彦・鈴木拡哲・吉田潤一
    • 学会等名
      第40回有機電子移動化学討論会
    • 発表場所
      新潟、新潟大学
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 活性種の電子状態の制御に基づく電子移動反応と有機電池材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      清水章弘
    • 学会等名
      第40回有機電子移動化学討論会
    • 発表場所
      新潟、新潟大学
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrochemical Intramolecular C-H Amination of Aromatic Compounds2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Shimizu, Tatsuya Morofuji, Jun-ichi Yoshida
    • 学会等名
      229th ECS Meeting
    • 発表場所
      アメリカ、サンディエゴ
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科 新谷研究室

    • URL

      http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/poc/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 日本化学会 新領域研究グループ サステイナブル・機能レドックス化学

    • URL

      http://redox.chemistry.or.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学基礎工学研究科新谷研究室

    • URL

      http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/poc/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 吉田研究室

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/yoshida-lab/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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