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東北大学技術紹介！発電効率を落とさず高い電力密度を可能にする積層技術
燃料電池は、環境調和型エネルギーとして注目され、様々な形式が研究・開発されている。エネルギー効率の観点から固体酸化物型燃料電池が注目されている。 複数セルの固体酸化物形燃料電池は、燃料及び空気を同じ方向からそれぞれのセルのアノード及びカソードに分けて供給するため、燃料供給装置及び空気供給装置がそれぞれ必要になる。さらに、固体酸化物形燃料電池は、固体電解質をアノードとカソードとで挟んだ構造であるため、接近したアノード及びカソードにそれぞれ別個に燃料と空気とを供給するためには、燃料及び空気の供給系統が複雑になり、小型化が困難であるという課題があった。 本発明は、電極層の構造を工夫したものである。燃料及び空気の出入りをそれぞれ分離することで、スムースな流れを実現し、発電効率の向上が期待できる。
遷移金属ダイカルコゲナイドを用いた太陽電池セル
環境調和型の太陽電池として、軽く、透明でフレキシブルな太陽電池が求められている。しかしながらこの3点を同時に満たす技術は、未だ報告されていない。一方で上記を満たす候補として、遷移金属ダイカルコゲナイド(Transition Metal Dichalcogenide:TMD)のような半導体材料を用いた透明太陽電池が挙げられるが、TMDを用いた透明太陽電池は、ある一定の面積で発電量が飽和してしまい、大面積化が難しい、という課題を有していた。本発明はTMDを用いた軽く、透明、フレキシブルな光電変換デバイスに関する技術であり、さらに発明者の工夫により大面積化を可能とした透明太陽電池の提供を可能とする技術である。
低コスト・高起電力・大電流密度なレドックスフロー電池
再生可能エネルギーは気候などにより発電量が大きく変化するため、電力安定供給の目的で蓄電池と組み合わせての利用が望ましい。中でもイオンの酸化還元反応を利用して充放電を行うレドックスフロー電池(RFB)は、不燃性ゆえ安全性が高い点、電解液や電極がほとんど劣化しないため耐久性が高く、ランニングコストが抑えられる点が評価されており、バナジウムRFBが実用化されている。しかし近年、活物質であるバナジウムの資源価格が高騰し、イニシャルコストが高くなることが問題である。 本発明では正極室・負極室共に活物質としてチタンのみを用いることで格段にイニシャルコストを低減できる。チタンとマンガンを組み合わせたRFBに関する既存技術もあるが、正極室と負極室に異なる元素を用いることで原理的にコンタミを起こすリスクがあり、電池の早期劣化が予想され、この点において本発明に優位性があると考える。また本発明は従来のバナジウムイオンRFBと比較して、起電力が高く、取り出せる電流密度も格段に大きいことから、より高効率なRFBの実現が期待できる。
