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既存の水素吸蔵合金はニッケル等の重い金属を使うため、重量当たりのエネルギー密度が低くなることが欠点になり、ナトリウム(Na)のような軽量金属を主体とした新たな水素吸蔵合金の開発が必要とされている。本申請研究では、NaHの水素吸蔵特性に着目し、電気化学反応を応用した高速な水素吸蔵・放出を可能とする水素キャパシタを目指している。研究実施期間において、先ずその基礎的研究となるNaTFSI-TEATFSIイオン液体中で電気化学反応によるNa水素化物合成について検討した。
実験方法として、三極系電解槽をを構成し、作用極は純白金メッシュ、対極には白金線を用いた。参照極には擬似参照電極として銅線を使用した。電解液は、NaTFSIとTEATFSIをモル比20:80で混合したイオン液体を用いた。この実験の温度は、ホットプレートにより100℃とした。ボルタモグラム測定は、水素ガスを一定流量でイオン液体中に吹き込みながらの測定中と比較のため、アルゴンガスを吹き込みながらの測定を行い、実験結果を比較した。
カソード方向に電位を掃引すると、アルゴン雰囲気では-2.9 V付近からNa析出のピークのみがみられたが、水素雰囲気では-0.8 V付近および-1.7 V付近に水素の還元反応に関係するピーク、-2.7 V付近にNa析出によるピークが確認された。アノード方向に電位を反転する、水素雰囲気では-2.8 ~ -2.4 V付近にブロードなピークが見られた。アルゴン雰囲気でのNa溶解ピークを比較すると、NaHの形成を示唆する結果と考えられる。
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