| 研究課題/領域番号 |
16K14057
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
清水 章弘 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30584263)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | レドックス・フロー電池 / 酸化還元 / 有機活物質 / キノン |
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| 研究実績の概要 |
太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用を目的とした有機レドックス・フロー電池の開発に向け、正極用および負極用の有機活物質の研究を行った。溶媒を用いないレドックス・フロー電池という、昨年度に実証した新しいコンセプトを発展させることを目的に、キノン誘導体の化学修飾による電圧の向上を目指して研究を行った。新たに設計したキノン誘導体を合成し、サイクルックボルタンメトリー測定を行ったところ、昨年度開発したキノン誘導体よりも電圧が向上することを見出した。これはリチウムイオンへの配位が効果的に起こったためと考えられ、量子化学計算からも裏付けられた。また、適切な置換基を導入することにより室温で液体化することができた。このキノン誘導体を正極活物質に、負極に金属リチウムを用いたレドックス・フロー電池は良好なサイクル特性を示した。高いエネルギー密度を実現することを目的に、キノン誘導体と支持電解質を直接混合した溶媒を用いないレドックス・フロー電池を作成し充放電試験を行ったところ、昨年度開発したキノン誘導体を用いるレドックス・フロー電池と同等のエネルギー密度を示した。このエネルギー密度は既存の水系のレドックス・フロー電池を大きく上回るものである。また、レドックス・フロー電池用のフローセルも開発し、正極にキノン溶液、負極に金属リチウムを用いて充放電できることを明らかにした。以上の結果より、有機活物質を用いるレドックス・フロー電池が有望であることを明らかにした。
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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
正極活物質として室温で液体のキノン誘導体を改良し、さらなる高電圧化を実現できた。また、フローセルも開発し、フロー条件下での充放電試験も行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は概ね計画通りに進捗しているが、論文投稿のためのデータを収集するために、新規化合物の追加合成を行って各種基礎物性を測定する。また、化合物を活物質に用いて、様々な条件での充放電試験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究は概ね計画通りに進捗しているが、論文投稿のためのデータを収集するために、新規化合物の追加合成を行って各種基礎物性を測定する必要があり、また、化合物を活物質に用いて、様々な条件での充放電試験を行う必要があるため。
主に化合物の合成のための試薬の購入と充放電セルの部品の購入および国際会議での発表のための旅費に用いる。
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