| 研究課題/領域番号 |
20H02842
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宮崎 晃平 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (10512783)
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| 研究分担者 |
若林 裕助 東北大学, 理学研究科, 教授 (40334205)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高濃度水溶液 / 黒鉛層間化合物 / 電気化学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、水分子と電解質塩の存在割合が3:1となるような非常に濃度が高い水溶液中で、塩構成アニオンである有機アニオンがグラファイト電極に挿入脱離する反応に着想を得た新たな蓄電システムの構築を目指したものである。初年度である2020年度は、水溶液中のアニオンがグラファイトに挿入する挙動の発現条件(電解質塩の構成元素の種類、電解質の性質、温度領域、グラファイト構造の性質)の明確化に焦点を当て、水系アニオンGICの新たな領域展開を模索した。有機フッ化物塩として、トリフルオロメタンスルホン酸（CF3SO3-）、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド（TFSA-）、(ペンタフルオロエタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)アミド（PTFSA-）、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)アミド（BETA-）を選定し、電気化学的な酸化還元によりアニオン挿入脱離挙動を調べた。その結果、C2F5基を有するアニオンはサイズの制限により、挿入が不可能であることを見いだした。また、TFSAは挿入量は大きかったものの、グラファイト層間で安定化され、脱離しにくいことが明らかになった。一方、CF3SO3は挿入量はやや少ないが、挿入量と脱離量がほとんど同じであり、可逆性が高いことが分かった。これらのことから、グラファイト層間化合物を利用したエネルギー貯蔵反応を可逆的に進行させるために有効な有機アニオンの設計指針を得ることができた。
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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
研究計画通りに進んでおり、特に遅れなどはない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は電気化学的手法、ラマン分光法、計算化学的手法の他に、核磁気共鳴や放射光による界面構造の解析を進めていく予定である。研究分担者と頻繁に情報交換を行い、SPring-8やPFで反射率測定をさらに進められるよう調整を行っていく。
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