| 研究課題/領域番号 |
20K05140
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
稲葉 稔 同志社大学, 理工学部, 教授 (80243046)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | レドックスフロー蓄電池 / バナジウム / チタン / マンガン / 電解液 / エネルギー密度 / レドックスフロー電池 / プロパンジスルホン酸 / 蓄電池 / 電力貯蔵 / バナジウムイオン / アルキルジスルホン酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
レドックスフロー電池（RFB）には酸化還元により価数が変化する水溶性の金属イオン水溶液が使用される。揮発性や引火性を持つ物質を用いないことから高い安全性を有すること、また、電解液タンクが独立しているため大容量化が容易といった利点を持つ。しかし、エネルギー密度が15-25 Wh/L程度であり、電力系統への本格的な導入に向けては、高エネルギー密度化が不可欠である。本研究では、従来用いられてきた硫酸に代えて、ジアニオンで強いキレート効果を有するアルキルジスルホン酸を電解質として用いて、高酸化状態の遷移金属イオンの安定性を飛躍的に向上させることでRFBのエネルギー密度の向上を目指す。
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| 研究成果の概要 |
大型蓄電池として期待されるレドックスフロー電池(RFB)に着目し、レドックフロー電池の高エネルギー密度化を狙った電解液開発を行った。バナジウム系RFBでは新規1,3-プロパンジスルホン酸バナジル(PDSV)を用いた電解液が、高温、低温で安定であること、従来の硫酸電解液を用いた場合と比べて、約1.5倍エネルギー密度の向上が見込めることが実証された。Ti-Mn系RFBに関しては、正極電解液中にメタンスルホン酸(MSA)を添加したところ、MnO2沈殿物が微細化(20-30 nm)し、MnO2微粒子の安定化にMSAが有効であり、またそれによりエネルギー密度の大きな向上が確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
2050カーボンニュートラル達成に向けて風力や太陽光などの再生可能エネルギーに立脚した低炭素社会の構築が求められている。一方、再生可能エネルギーで得られる電力を有効に利用するためには低コスト大規模蓄電システムが必要である。本研究で見いだされた新規電解液によってレドックスフロー電池の高エネルギー密度化の道筋が開け、再生可能エネルギーに立脚した社会の構築、2050カーボンニュートラル達成に向けて大きな貢献となる。
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