開発したレドックスフローキャパシタの模式図
（出所：東北大学）
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エネルギー特性のプロット図
(出所：東北大学）
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エネルギーデバイスの性能比較
(出所：東北大学）
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東北大学は12月15日、安価で大容量な「レドックスフローキャパシタ」の作製に成功したと発表した。実用化に成功すれば、太陽光発電などを活用したスマートグリッド向け大規模蓄電システムへの応用が期待されるという。
「フローキャパシタ」とは、活性炭スラリーを流動電極とし充放電を行う仕組みで、安価、長寿命で、安全性の高い蓄電デバイスとして注目される。
ただ、スラリーの容量が小さいことが、実用化への課題となっている。今回、有機レドックス材料を活性炭内に埋め込むことで、高い流動性と高いエネルギー密度を兼ね備えたスラリーの開発に成功したという。
東北大学・多元物質科学研究所の笘居高明講師、斎藤颯博士前期課程学生（環境科学研究科）、本間格教授らの成果。
出力変動の大きい太陽光や風力発電の普及に伴い、需給バランスを改善するための大規模蓄電システムに注目が集まっている。大規模蓄電システムでは、単位電力当たりの蓄電デバイスコストの低減、長寿命性、安全性が求められる。
「フローキャパシタ」は、水系電気二重層キャパシタをベースとしているため、低コストで作製でき、高入出力特性、長寿命性に優れ、安全性が極めて高い特長がある。だが、スラリーの容量が小さいことが産業応用への壁になっていた。
今回の研究では、可逆的で高速の充放電能を持つキノン化合物を活性炭のナノサイズ空間内に埋め込んだ。キノン化合物にレドックス反応容量を付与したことで、スラリーの充放電エネルギー密度の倍増に成功した。この材料設計では、従来型スラリーの流動性と高入出力特性は全く損なわれず、高エネルギー密度を実現できるという。
