独立して動作する配位高分子ナノ粒子電極による熱化学イオニクス

• 研究課題/領域番号: 25K01780
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34010:無機・錯体化学関連
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 栗原 正人 山形大学, 理学部, 教授 (50292826)
• 研究分担者: 石崎 学 山形大学, 理学部, 准教授 (60610334) ; 安東 秀峰 山形大学, 理学部, 准教授 (00754946)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2028年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2027年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2026年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2025年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 熱起電力 / ナノ粒子 / プルシアンブルー / 金属酸化物 / カーボンナノチューブ

研究開始時の研究の概要

アルカリ金属イオンの溶媒和/脱溶媒和や酸化還元に伴いそれを脱挿入するナノ結晶の構造変化を駆動力とした『熱(<100℃)⇒電気エネルギー変換素子』を開発する。独自のバインダーフリー電極構造（単層カーボンナノチューブがナノ粒子に絡みつき電気伝導を保持・高密度のナノ粒子の周囲に隙間が生じ電解質溶液を満たすことで理想的には粒子個々が独立して機能）を使って研究を推進する。ナノ粒子はプルシアンブルーとその類似体や金属酸化物を利用し、熱起電圧の発生機構の解明を実験と理論計算により進める。従来型電極との差別化を図るため「小さい充放電電流」を「充放電速度」と「充填量」を向上させ改善する。