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高出力プロトン電池の開発に向けたプロトン挿入メカニズムの究明

研究課題

研究課題/領域番号 22J12864
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関東京大学

研究代表者

馬 子涵  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2022-04-22 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードHigh-rate battery / Proton transfer / Grotthuss mechanism / Aqueous battery
研究開始時の研究の概要

Renewable energies are promising clean power suppliers, whose intrinsic intermittency should be balanced by efficient electrochemical energy storage devices such as Li-ion batteries; however, the limited Li resource, safety risks and cost of Li-ion batteries become new issues. Hence, exploring new battery systems is urgent required. Aqueous proton batteries stands out in various candidates due to its potential to deliver large capacities with fast rates and long-life led by the small size of proton. Herein, we aim to design proton batteries by decoding the proton intercalation mechanisms.

研究実績の概要

Sufficient and sustainable electric energy supply is indispensable for modern society. Therefore, developing functional materials for high-rate, safe and low-cost aqueous battery systems becomes an urgent task. In last year, we have successfully decoded the proton intercalation mechanisms in two representative compounds: MoO3 and VOPO4, and explored their performances as electrode materials for aqueous proton batteries. MoO3 exhibited an ultrahigh rate capability that can realize a fast charge/discharge within 8 seconds, which can be explained by anhydrous Grotthuss mechanism. VOPO4 showed a relatively high potential due to its polyanion structure. Except for the application as battery material, we also verified the function of MoO3 as a redox mediator for decoupled water splitting system.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] High‐rate Decoupled Water Electrolysis System Integrated with α‐MoO <sub>3</sub> as a Redox Mediator with Fast Anhydrous Proton Kinetics2023

    • 著者名/発表者名
      Ma Zihan、Lu Xiaofei、Park Sunghyun、Shinagawa Tatsuya、Okubo Masashi、Takanabe Kazuhiro、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: - 号: 25 ページ: 2214466-2214466

    • DOI

      10.1002/adfm.202214466

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anhydrous Fast Proton Transport Boosted by the Hydrogen Bond Network in a Dense Oxide‐Ion Array of α‐MoO <sub>3</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      Ma Zihan、Shi Xiang‐Mei、Nishimura Shin‐ichi、Ko Seongjae、Okubo Masashi、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 34 号: 34 ページ: 2203335-2203335

    • DOI

      10.1002/adma.202203335

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Anhydrous fast proton transport boosted by hydrogen bond network in a dense oxide-ion array of α-MoO32022

    • 著者名/発表者名
      Ma Zihan、Shi Xiang‐Mei、Nishimura Shin‐ichi、Ko Seongjae、Okubo Masashi、Yamada Atsuo
    • 学会等名
      International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anhydrous fast proton transport boosted by hydrogen bond network in a dense oxide-ion array of α-MoO32022

    • 著者名/発表者名
      Ma Zihan、Shi Xiang‐Mei、Nishimura Shin‐ichi、Ko Seongjae、Okubo Masashi、Yamada Atsuo
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Electrochemical Society of Japan. 1I10.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2022)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-03-26  

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