| 研究課題/領域番号 |
18K14317
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
清水 雅裕 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (90780601)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 析出形態制御 / 交換電流密度 / 水晶振動子 / アルカリ電解質 / 活量 / キンク・ステップ・テラス / 亜鉛空気電池 / 飽和溶解度 / 電荷移動反応 / Zn析出溶解 / Zn析出－溶解 / 界面活性剤 / 水晶振動子マイクロバランス / アリカリ電解質 / ZnO / 単結晶薄膜 / 吸着・脱吸着 / その場ラマン分光測定 / 亜鉛 / 電析 / 空気電池 / イオン液体 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，Znの析出形態制御に挑戦するとともに，その作用機構を明らかにすることで，Zn空気電池の長寿命化の設計指針の構築を目指した．四級アンモニウムカチオン存在下において，極めて平滑なZnの析出形態を得た．ゼータ電位測定による擬似的なイオン性の評価から，形状変化の原因となる突起状析出物上にカチオンが吸着し，過度な電析反応を抑制することで沿面成長が促されることが分かった．最終的に，0.25 M ZnO/4 M KOH水溶液にカチオン系界面活性剤をわずか1 mM添加したのみで，初回サイクルのみならず，少なくとも300回の充放電サイクルにおいてZnの析出－溶解を極めて高い可逆率で達成した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
5－40 mA cm-2の低電流密度～高電流密度の幅広い条件でZnの析出形態を平滑に制御できたことは，Zn空気電池の長寿命化への設計指針の構築に大きく貢献するものである．本研究で得られた，界面活性剤の吸着現象を活かした結晶成長制御の技術を確立することができれば，熱処理や特別な加工を行うことなく，常温常圧かつワンステップでZn単結晶を電気化学的に創製できるかもしれない．また，析出（充電）反応のみに目を向けると，いわゆる“めっき反応”であり，高い密着性と形態制御を可能とするめっき浴を創製できたことと同意であり，産業的にも高い意義があるものと考えている．
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