200°C以下低品位排熱エネルギーの利用を指向した熱化学電池の開発

我が国において1次エネルギー供給量の約3分の2が有効活用できず熱として失われている。広範な温度域で廃熱が発生しているが，利用しやすい高温廃熱のみ活用が進み，産業廃熱において約7割を占める200℃以下の熱エネルギーは経済的・技術的な制約から廃棄されている。この低品位な廃熱エネルギーの再利用を目指した熱電変換技術について研究開発が行われている。その熱電変換技術の一つに酸化還元対を含有する電解液と，電極のみから構成される熱化学電池がある。熱化学電池において，これまで盛んに研究されてきたフェリ/フェロシアン化物は水溶性電解質であり，水の沸点である100℃以下でしか使用することができないという問題がある。本研究では，1) 酸化還元対として有機溶媒に可溶な鉄トリフラートFe(CF3SO3)2/3および過塩素酸鉄Fe(ClO4)2/3を用い，2) 電解液として高沸点有機溶媒を用いることで，100℃以上で使用可能な熱化学電池を開発することを目的とした。評価する値としては，温度差1℃当たりの開放電圧であるゼーベック係数Seと電流電圧特性Pmax, 電解液の熱伝導度k, 電極間距離dなどを考慮した，カルノー効率に対する変換効率を算出し評価した。

我が国において1次エネルギー供給量の約3分の2が有効活用できず熱として失われている。広範な温度域で廃熱が発生しているが，利用しやすい高温廃熱のみ活用が進み，産業廃熱において約7割を占める200℃以下の熱エネルギーは経済的・技術的な制約から廃棄されている。この低品位な廃熱エネルギーの再利用を目指した熱電変換技術について研究開発が行われている。その熱電変換技術の一つに酸化還元対を含有する電解液と，電極のみから構成される熱化学電池がある。熱化学電池において，これまで盛んに研究されてきたフェリ/フェロシアン化物は水溶性電解質であり，水の沸点である100℃以下でしか使用することができないという問題がある。本研究では，1) 酸化還元対として有機溶媒に可溶な鉄トリフラートFe(CF3SO3)2/3および過塩素酸鉄Fe(ClO4)2/3を用い，2) 電解液として高沸点有機溶媒を用いることで，100℃以上で使用可能な熱化学電池を開発することを目的とした。評価する値としては，温度差1℃当たりの開放電圧であるゼーベック係数Seと電流電圧特性Pmax, 電解液の熱伝導度k, 電極間距離dなどを考慮した，カルノー効率に対する変換効率を算出し評価した。