固体の相転移を活用した高効率熱ー電気エネルギー変換機構の解明

利用固体相变阐明高效热电能量转换机制

• 批准号: 21H01822
• 负责人: 柴田 恭幸
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01822/
• 关键词: 三次電池; エネルギーハーベスティング; プルシャンブルー類似体; 相転移; 紫外-可視吸収スペクトル; イオン拡散イメージング; 放射光X線; 赤外吸収スペクトル

1．三次電池は環境の温度変化で蓄発電するデバイスであり、この電池の性能指標は、熱起電力(Vcell)と放電容量(Qcell)である。Vcell は、正極(α+)と負極(α-)の酸化還元電位の温度係数の差で決定される。他方、放電曲線の幾何学より、放電容量はQcell = -Vcell/[β+/r+β-/(1-r)]で表すことができる。ここで、β+(β-)と r は正極（負極）の酸化還元電位の容量微分と正極活物質の重量比である。本研究では、これら関係を実験的に確かめるため、rの異なった三次電池を系統的に作成し、そのVcellとQcellの相関を評価した。その結果、VcellとQcellのr依存性は上記の計算式で再現可能であることを明らかとした。本成果は原著論文として報告した。2．コバルトプルシャンブルー類似体(Co-PBA) 薄膜の色は 物質中のNa+濃度に強く依存していることが知られている。本研究ではこの特性を利用して Na+濃度の分布の時間発展を調べた。まず、Co-PBA 薄膜に Na+濃度の分布が異なる境界層を作り、時間経過に伴うCo-PBA薄膜の透過像を観察した。その結果、初期段階では明瞭な Na+濃度の境界が観測されるのに対し、１時間後では境界がボケ始めていることが観測された。また、画像解析によりNa+濃度の一次元分布を評価し、一次元拡散方程式で定量的な解析を行うことで、マクロな拡散係数を求めた。本成果は原著論文として報告した。

1.三元电池是一种根据环境温度变化来储存电能的装置，这种电池的性能指标是热电动势（Vcell）和放电容量（Qcell）。 Vcell由正极(α+)和负极(α-)之间的氧化还原电位温度系数的差异决定。另一方面，从放电曲线的几何形状来看，放电容量可以表示为Qcell=-Vcell/[β+/r+β-/(1-r)]。这里，β+(β-)和r是正极(负极)的氧化还原电位与正极活性物质的重量比的容量差。在本研究中，为了通过实验证实这些关系，我们系统地创建了具有不同r值的三元电池，并评估了它们的Vcell和Qcell之间的相关性。结果，我们发现 Vcell 和 Qcell 的 r 依赖性可以使用上述公式重现。该结果作为原始论文报告。 2.众所周知，钴普鲁士蓝类似物 (Co-PBA) 薄膜的颜色很大程度上取决于材料中的 Na+ 浓度。在本研究中，我们利用这一特性来研究Na+浓度分布的时间演变。首先，我们在 Co-PBA 薄膜中创建了具有不同 Na+ 浓度分布的边界层，并观察了 Co-PBA 薄膜随时间变化的透射图像。结果，虽然在初始阶段观察到Na+浓度的清晰边界，但观察到1小时后边界开始模糊。另外，通过图像分析评价Na+浓度的一维分布，并通过使用一维扩散方程进行定量分析来确定宏观扩散系数。该结果作为原始论文报告。

项目成果

Thermo-rechargeable Batteries Fabricated Using Low-cost Materials

使用低成本材料制造的热充电电池

• DOI: 10.21926/jept.2201011
• 发表时间: 2022
• 作者: Widdhiarta Arnold Hendharto;Shimaura Yousuke;Nagai Ichiro;Shibata Takayuki;Moritomo Yutaka
• 通讯作者: Moritomo Yutaka

Optimization of electrode parameters of NaxCo[Fe(CN)6]0.88/NaxCd[Fe(CN)6]0.99 tertiary battery

NaxCo[Fe(CN)6]0.88/NaxCd[Fe(CN)6]0.99三元电池电极参数优化

• DOI: 10.1016/j.susmat.2022.e00483
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 9.6
• 作者: Shibata Takayuki;Nakamura Kota;Nozaki Shu;Iwaizumi Hiroki;Ohnuki Hitoshi;Moritomo Yutaka
• 通讯作者: Moritomo Yutaka

Electron transfer phase transition and oxidization process in NaxCo0.44Mn0.56[Fe(CN)6]0.90 (0.00 ? x ? 1.60)

Na_<i>x</i>Co_0.44Mn_0.56[Fe(CN)<sub>中电子转移相变及氧化过程

• DOI: 10.1039/d1cc05727h
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 4.9
• 作者: Iwaizumi Hiroki;Shibata Takayuki;Moritomo Yutaka
• 通讯作者: Moritomo Yutaka

コバルトプルシアンブルー類似体薄膜中のNaイオン拡散 の可視化

钴普鲁士蓝模拟薄膜中 Na 离子扩散的可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩泉 滉樹; 柴田 恭幸; 守友 浩
• 通讯作者: 守友 浩

Na+ diffusion in NaxCo[Fe(CN)6]0.90 film as investigated by transmission image

通过透射图像研究 NaxCo[Fe(CN)6]0.90 薄膜中 Na 的扩散

• DOI: 10.35848/1347-4065/aca267
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.5
• 作者: Iwaizumi Hiroki;Shibata Takayuki;Moritomo Yutaka
• 通讯作者: Moritomo Yutaka