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クラーク数上位元素による高エネルギー密度レドックスフロー電池の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21656243
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 エネルギー学
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 伊佐務  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20005987)

研究分担者 山村 朝雄  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20281983)
李 徳新  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40281985)
白崎 謙次  東北大学, 金属材料研究所, 技術職員 (70447176)
研究期間 (年度) 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2009年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード高エネルギー密度 / クラーク数上位元素 / 固体レドックス電池
研究概要

増大する一方の風力発電を電力系統に接続するために、バナジウム・レドックスフロー電池は、その高速な追従性の点から開発が進んできたが、蓄電されるエネルギー密度が低い欠点がある。他方、現在優勢に開発が進むリチウム電池のリチウム資源は政情不安定な地域に多く埋蔵されていること、またリチウム電池が250Wh/kg以上のエネルギー密度を有するためには、根本的なブレイクスルーを要することが指摘されている。このようなことを背景として、広く遍く存在するクラーク数上位元素を用いた、エネルギー密度が高くリチウム電池等と比較しても競争力のあるレドックス電池を開発することを目的とした。
バトラーボルマー式に基づく電池解析では、高速な電極反応により高エネルギー効率のレドックスフロー電池の構築が可能であるが、バナジウム電池の作動電圧はたかだか1.2Vである。リチウムイオン電池のように作動電圧が高くなれば、バナジウム電池の3倍の過電圧が電極で生じてもよいことに着眼した。そこで、申請者らはレドックスフロー電池の競争力を高めるために、作動電圧を現行のバナジウム電池(1.2~1.4V)の2倍、活物質濃度を現行(2mol/L)の2倍に高めることを検討し、ルテニウム錯体(2つの酸化還元電位の差は1.7V)、クロム錯体(同1.8V)等のレドックス対の検討を行った。
最終的に、クラーク数上位元素として遷移元素中5番目バナジウムの多彩な酸化還元機能に焦点を絞り、濃度を7-8倍に高めた固体活物質を用いたバナジウム電池の開発に到り、特許出願を行った。この電池では重量エネルギー密度で70Wh/kg程度であり、サイクル性能は良好である。

報告書

(1件)
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2009

すべて 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Energy efficiency of redox flow batteries2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamamura, X.Wu, I.Satoh
    • 学会等名
      IUPAC 5th International Symposium on Novel Materials and their Synthesis(NMS-V) & 19th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers(FCFP-XIX)
    • 発表場所
      Shanghai, China.
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] バナジウム電池2009

    • 発明者名
      山村朝雄, 佐藤伊佐務, 呉雄偉, 櫻庭大樹, 白崎謙次, 大田卓
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      2009-241262
    • 出願年月日
      2009-10-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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