| 研究課題/領域番号 |
25289363
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
城間 純 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 研究グループ付 (00357245)
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| 研究分担者 |
山崎 眞一 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 主任研究員 (80371087)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | レドックスフロー電池 / 燃料電池 |
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| 研究概要 |
本研究は、2種の酸化還元対溶液を循環させて発電するレドックスフロー電池と、それら2種の溶液をそれぞれ燃料と空気との化学反応により再生する再生反応槽とを組み合わせることにより、間接型燃料電池と呼ぶべきシステムを完成させるとともに、そのシステムの優位性を示すためのキーとなるいくつかの課題を解決するためのものである。本年度の計画である新型構造のセル構築について、その構成要素である「ハーフセル」の製作については既に完了しており、そのノウハウを踏まえ、2つの「ハーフセル」を一体型し、内部的に直列に結合した「3重構造セル」の製作・運転を行なった。また、その特性を解釈するための基礎データとして、「ハーフセル」単独での電流-電圧関係や、供給水素ガスの湿度・流量の影響について調べた。長時間運転すると電流値が安定しないという問題点が抽出され、ガス拡散電極が液体水で満たされるいわゆるフラッディング現象が原因であるという推測の下、「ハーフセル」で特性が向上・安定する条件を探索しているところである。負極電解液の再生反応槽は、燃料の持つ還元能を負極活物質（本システムではその役割からレドックスメディエーターと称している）に渡す役割を持つが、これに使用する触媒の開発として、ロジウムポルフィリン２種を検討した。一酸化炭素とキノン類酸化体との反応、水素とキノン類酸化体との反応を触媒するポルフィリンをそれぞれ単独で再生反応槽に使用し、有効性を確認すると共に、両者を同時に入れ、燃料として水素・一酸化炭素混合ガスを用いた場合には、反応速度に加成性が見られることを確認した。このことは、本研究が目指している「多様な燃料からの電力生産」の実現性を示している。また、この知見を生かし、反応の他電子化に着手する予定である。
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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
［新規レドックスフロー電池開発］に関しては、目標であるセルの定常運転は実現できたが、長時間運転時に原因未解明の電流不安定が見られ、解決中である。［負極電解液用再生触媒開発］ではアルコール類等の酸化触媒開発には至っていないが、複数の反応を同時進行させる成果を得た。［正極電解液用再生触媒開発］に関しては目標通り白金触媒を用いた予備実験に成功している。
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| 今後の研究の推進方策 |
［新規レドックスフロー電池開発］に関しては、構成要素であるハーフセルの挙動に立ち返って検討する。［負極電解液用再生触媒開発］ではアルコール酸化用電極触媒の可溶化などから着手する。［正極電解液用再生触媒開発］に関しては計画通り非貴金属化に進む。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初予定していた「チャンネルフロー二重電極装置用電解液循環装置」はそれを必要とする状況には至らず購入しなかった。
実験を加速するため、レドックスフロー電池用の電解液循環装置を増強すると共に、当初予定していた電極反応素過程解明用の装置（回転電極装置など）を購入する。
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