| 研究課題/領域番号 |
23K21145
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02041 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松下 祥子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (50342853)
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| 研究分担者 |
松谷 晃宏 東京工業大学, オープンファシリティセンター, 主任技術専門員 (40397047)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 熱エネルギー変換 / 再生可能エネルギー / 熱励起電荷 / 色素増感型太陽電池 / 酸化還元 / 熱エネルギー / ゼロカーボン / 熱電 / 半導体 / ゼロエミッション / 低炭素社会 / ゼロカーボンエネルギー / SDGs |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体増感型熱利用発電(Semiconductor-sensitized Thermal Cell, STC)は、熱エネルギーをダイレクトに電気エネルギーに変換する、新しい発電方法である。本計画では、STCの発電においてどれほどの熱量が消費され、どの程度のエネルギー変換効率なのか等の評価が全くされていない。本研究では、STCの発電における消費熱量を測定し、その効率の定義を提唱することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
熱励起電荷による電解質イオンの酸化還元反応により発電する半導体増感型熱利用発電（Semiconductor-sensitized thermal cell, STC）は新しい熱エネルギー変換技術であり、今だ変換効率の定義も道半ばである。本研究では、まずは効率の定義に向け、STC放電時の熱量変化測定系の構築に注力している。
熱量変化を測定するためには、ある程度長時間にわたる大電流放電が必要である（そうでないと使用する熱量変化が小さすぎる）。本研究申請時には、平らな電極上での6 mmΦの発電部であったため、放電電流が小さく、結果放電による熱量変化が微小すぎ、用意した高性能温度計でも熱量変化を測定できなかった。
そこで本研究では、大電流放電を可能にするための電極面積の増大、電極表面のラフネス増大、および長時間安定な電解質の作製に注力した。
2023年度は長時間安定な電解質作製を目指し、ゲル電解質、固体高分子電解質に関し学会発表を行った。また、電極ペーストの開発、電気化学的な新たな解析手法、などについて積極的に取り組んだ。これらの成果は、244th ECS meetingなど著名な国際学会を含む国内外の招待講演７件、総説2件、学術論文1報、また「 Ge増感型熱利用電池におけるポリエチレングリコール溶媒の分子量検討」「 Ge増感型熱利用電池用ゲル電解質膜の作製と評価」「 PEG600を電解液に用いた半導体増感型熱利用電池における定常分極測定法の検討」などの学会発表にて対外的に報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
共同研究企業との連携もあり、長時間安定な半導体増感型熱利用発電の構築が確認できるとともに、作用極・対極のペースト化も進んだ。
また、多くの招待講演のご依頼をいただき、半導体増感型熱利用発電の概念が少しずつ国内外に広がってきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの成果を合わせて大放電電流可能な半導体増感型熱利用発電電池を作製し、熱量測定を行い、変換効率の定義を行う。
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