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風力発電の出力平滑化のためのウラン・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 18360460
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 エネルギー学
研究機関東北大学

研究代表者

塩川 佳伸  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50111307)

研究分担者 佐藤 伊佐務  東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005987)
李 徳新  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40281985)
山村 朝雄  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20281983)
研究期間 (年度) 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
2006年度: 13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
キーワードウラン電池 / エネルギー効率 / レドックスフロー電池 / ウラン・アミド錯体 / 錯体構造解析
研究概要

自然エネルギーである風力発電は事実上枯渇がないことから注目されるが、これ以上の風力発電の導入には出力の平滑化が課題であり、レドックスフロー電池はこの方策を担う電力貯蔵用電池の1つである。ウランは2組の等構造イオン対を有しており、この速い2組の酸化還元対を電池の両極反応として利用ずれば、エネルギー効率の優れた電池が期待できる。エネルギー効率の高い電池を創るためには、ウランV価とIII価の錯体に着目しながら、III価/IV価、V価/VI価の対で等構造の安定なウェルナー型錯体を利用する必要があり、陰イオン性のジアミド配位子に着目した。
第1段階として、N, N, N',N'-テトラメチルマロンアミド(TMMA)のウラン(III)錯体を合成し、元素分析、赤外分光分析により同定した。この錯体の磁性測定より、5f電子の遍歴性の高いことが明らかとなった。N, N-ジメチルホルムアミド中でのウラン(III)錯体の安定性を評価したところ、半減期11時間であることが判明した。この溶液中での電気化学測定により形式電位の決定を行った結果、ウラン(III)TMMAの錯形成が弱いことが明らかとなった。第2段階として、このTMMA錯体の知見に基づいて、陰イオン性が期待できるN, N'-ジメチルマロンアミド(DMMA)を設計し、この配位子の50gの合成を行い、第1段階と同様の検討を行い、分光学的検討により、TMMA錯体より強い錯形成であること、半減期19時間と安定性も優れている事がわかった。また、単結晶X線構造解析装置を設置し、モデル物質であるウラン・テトラケトン錯体の分子構造を明らかにした。
以上の研究により、陰イオン性アミド錯体はウランIII価の安定性の上で有効であることが判明した。今後、この錯体の改良により活物質の有望な候補が得られることが示唆された。

報告書

(1件)
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Energy efficiency of neptunium redox battery in comparison with vanadium battery2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yamamura, N.Watanabe, Y.Shiokawa
    • 雑誌名

      J.Alloys Compds. 408-412C

      ページ: 1260-1266

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrolytic preparation, redox titration and stability of pentavalent state of uranyl tetraketonate in dimethyl sulfoxide2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shirasaki, T.Yamamura, Y.Shiokawa
    • 雑誌名

      J.Alloys Compds. 408-412C

      ページ: 1296-1301

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical and spectroscopic investigations of Uranium (III) with N, N, N', N'-tetramethylmalonamide in DMF2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yamamura, K.Shirasaki, D.X.Li, Y.Shiokawa
    • 雑誌名

      J.Alloys Compds. 418

      ページ: 139-144

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrodeposition of uranium in dimethyl sulfoxide and its inhibition by acetylacetone as studied by EQCM2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shirasaki, T.Yamamura, T.Herai, Y.Shiokawa
    • 雑誌名

      J.Alloys Compds. 418

      ページ: 217-221

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Energy Efficiency of an Uranium Redox Flow Battery Evaluated By Butler-Volmer Equation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Shiokawa, T.Yamamura, K.Shirasaki
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 75(Suppl)

      ページ: 137-142

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrolytic reduction of U(IV) salts to U(III) in N, N-dimethylformamide : Effects of electrode materials and counter anions2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shirasaki, T.Yamamura, Y.Monden, Y.Shiokawa
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 75(Suppl)

      ページ: 149-151

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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