バナジン酸塩ガラスによる金属空気二次電池用の新規触媒の開発

使用钒酸盐玻璃开发金属-空气二次电池的新型催化剂

基本信息

  • 批准号:
    21K04780
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 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

项目摘要

本研究では、希少金属である希土類元素を使用せず、さらに特定の結晶構造を必要としない「ガラス」により新しい触媒材料を創出する。バナジン酸塩ガラス (例えば 20BaO・10Fe2O3・70V2O5) は適切な熱処理により電気伝導性を有するため、電極材料として使用する際に導電助剤を必要としない。さらにガラスの特徴として、骨格中に適切な触媒元素[3dブロック元素(NiやMnなど)] を均一に配置できると考えられるため、電極反応をスムーズに進行させることができると考えられる。前年度より引き続き、Co3O4を添加したバナジン酸塩ガラス空気極触媒を開発している。前年度はCo3O4の添加割合を検討し、空気極触媒能を最大化するCo3O4添加割合は 5 mol% であることがわかった。そこで今年度はCo3O4添加割合を 5 mol% に固定し、主成分であるV2O5とBaOの組成比を調整し、空気極触媒能の最大化を目指した (xBaO・5Co3O4・5Fe2O3・(90-x)V2O5 [x = 25~10])。その結果、20BaO・5Co3O4・5Fe2O3・70V2O5ガラスが最も優れた空気極触媒能を発現した。一般に酸化物ガラスではガラス骨格を形成する網目形成成分 (network former; NWF) と、その隙間に存在する網目修飾成分 (network modifier; NWM) が存在する。イオン結合性の強い酸化物であるNWMは、共有結合性が強いNWFの結合を切断する役割を持つ。バナジン酸塩ガラスにおいてV2O5はNWF、BaOはNWMの役割を果たす。NWM/NWFの割合が、酸素還元能 (放電) および酸素発生能 (充電) に影響を及ぼしたものと考えられる。今後、考察を進めていく。
This study で は, rare metal で あ る greek-turkish class element を use せ ず, さ ら に specific の crystal structure を necessary と し な い "ガ ラ ス" に よ り new し い catalytic materials を hit す る. バ ナ ジ ン acid salt ガ ラ ス (example え ば bao, fe2o3 10, 20, 70 v2o5) は appropriate な hot 処 Richard に よ り electric 気 伝 conductivity を have す る た め, electrode material と し て use す る interstate に conductive help tonic を necessary と し な い. さ ら に ガ ラ ス の, 徴 と し て, bone に appropriate な catalytic element [3 d ブ ロ ッ ク elements (Ni や Mn な ど)] を に uniform configuration で き る と exam え ら れ る た め, electrode 応 を ス ム ー ズ に for さ せ る こ と が で き る と exam え ら れ る. In the previous year, よ 続 introduced 続 続 <e:1>, Co3O4を added <s:1> たバナジ <s:1> acid salt ガラス air catalyst を and developed て て る る る る. Before the annual は Co3O4 の cut or add を beg し, empty 気 検 extremely catalyst can maximize を す る Co3O4 cut or add は 5 mol % で あ る こ と が わ か っ た. そ こ で our は Co3O4 add cut を 5 mol % に fixed し, principal component で あ る V2O5 と BaO の composition to adjust than を し, empty 気 extremely catalyst can maximize の を refers し た (xBaO, Co3O4 5, 5, fe2o3 (90 - x), V2O5 [x = 25 ~ 10]). The そ そ results show that 20BaO · 5Co3O4 · 5Fe2O3 · 70V2O5ガラスが is the most <s:1> optimal れた air electrode catalyst and を exhibit た. General に acidification content ガ ラ ス で は ガ ラ ス bone を form す る mesh formation components (network their weight.this; NWF) と, そ の interstitial に exist す る mesh modifier (network modifier; NWM) が exist す る. <s:1> <s:1> strong binding <s:1> acidic substances であるNWM, shared binding が strong <s:1> NWF <s:1> binding を cutting する cutting を holding. Youdaoplaceholder0 <s:1> acid salts ガラスにお て て てV2O5 <s:1> NWF, BaO <s:1> NWM <s:1> are used to harvest を fruits たす. NWM/NWF の cut が, acid (also yuan (discharge) お よ び 発 acid element can affect を (rechargeable) に and ぼ し た も の と exam え ら れ る. In the future, visit を to めて く く.

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
コバルト含有バナジン酸塩ガラスを空気極触媒とする金属空気電池の開発
以含钴钒酸盐玻璃为空气电极催化剂的金属空气电池的研制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中原日向;櫻木貴久;松尾紗絵子;福地彩夏;森元悠眞;湯浅雅賀;西田哲明;岡伸人
  • 通讯作者:
    岡伸人
Substitutional Effect of Tin or Indium on Highly Conductive Barium Iron Vanadate Glass: Structure and Electrical Conductivity
锡或铟对高导钒铁钡铁玻璃的替代效应:结构和导电率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Fukuchi;Y. Fujita;N. Yamaguchi;S. Shiba;S. Matsuo;H. Nakahara;Y. Morimoto;S. Kubuki;T. Nishida;N. Oka
  • 通讯作者:
    N. Oka
CrIII-doped vanadate glass: characterization and application as a cathode active material for lithium-ion batteries
  • DOI:
    10.1007/s10751-022-01812-3
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shunsuke Matsusako;Sayaka Masuda;Saeko Matsuo;R. Imamura;Takahisa Sakuragi;Honami Inada;Hikaru Hayakawa;T. Nishida;Nobuto Oka
  • 通讯作者:
    Shunsuke Matsusako;Sayaka Masuda;Saeko Matsuo;R. Imamura;Takahisa Sakuragi;Honami Inada;Hikaru Hayakawa;T. Nishida;Nobuto Oka
CoIII添加バナジン酸塩ガラスを用いた空気極触媒の開発
使用CoIII掺杂钒酸盐玻璃开发空气电极催化剂
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松尾紗絵子;櫻木貴久;今村涼太;松迫駿介;湯浅雅賀;西田哲明;岡伸人
  • 通讯作者:
    岡伸人
Elucidation of the mechanism of oxygen-reduction reaction in Co-doped air-electrode catalysts containing vanadate glass
含钒酸盐玻璃的共掺杂空气电极催化剂氧还原反应机理的阐明
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Sakuragi;S. Matsuo;R. Imamura;S. Matsusako;M. Yuasa;T. Nishida;N. Oka
  • 通讯作者:
    N. Oka
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  • 资助金额:
    $ 2.66万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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