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Channel: 極東極楽 ごくとうごくらく
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エネルギ-と環境 ⑩

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彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救った
と伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦国時
代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと)と兜
(かぶと)を合体させて生まれたキャラクタ-。ひこにゃんのお誕生日
は、2006年4月13日。


【鍵誤】塩素イオン除去 水電解 海水電解 ペロブスカイト

海水中の微生物や貝類が繁殖しないように、原水タンクに次亜塩素酸ナ
トリウムを注入。その後、海水の微粒子を取り除くため前処理を行う。
従来は砂ろ過等を使用するのが一般的でしたが、最近ではより高品質の
処理水を得ることができるUF膜(限外ろ過膜)やMF膜(精密ろ過膜)を使用
するケースが増加しています。なお、前処理では、微粒子の除去効率を
高めるため、海水性状によって凝集剤として塩化第二鉄を添加する。
前処理の処理水に硫酸を添加し、pHを下げることによって、海水に含ま
れるカルシウム等がRO膜(逆浸透膜)内部で析出(スケーリング)しないよ
うにする。また、海水に添加した塩素がRO膜(逆浸透膜)の性能劣化を引
き起こさないように、塩素除去のため重亜硫酸ナトリウムを添加。その
後、高圧ポンプで昇圧し、昇圧された海水をRO膜(逆浸透膜)モジュール
に通し、真水の透過水と、塩分が濃縮された海水とに分離。透過水には
必要に応じ、次亜塩素酸ナトリウムを添加する。
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3.特開2024-42825 触媒、触媒の製造方法、電極用触媒層、膜電極接
 合体、及び水電解装置 4.特許7454825 細孔フィリング膜、燃料電池、及び電解装置
5.特開2022-045885 ナノ粒子連結触媒およびその製造方法、電極用触
 媒層、膜電極接合体、燃料電池並びに水電気分解装置6.特開2021-161472 水電解装置
7 特開2018-188701 水電気分解装置、膜電極接合体、Ru系ナノ粒子
 連結触媒およびRu系ナノ粒子連結触媒層の製造方法、燃料電池並び
 にメタンの水素化用触媒8.特願2017-561003 ゲル化剤、ゲル組成物、電解質、及び電気
 化学デバイス、並びにゲル化剤の製造方法

9.特表2018-536093 色素増感太陽電池ベースのアノードを用いた水素
 の電気化学的生成方法 フィールド  アップグレーディング  リミテッ
【要約】水素を生成するための電気化学システム及び方法が開示される。
概して、本システム及び方法は、アノード液と接触している光アノード
を保持するアノード液区画を含む電気化学セルを提供することを含み、
該アノード液はアルカリ金属ヨウ化物を含む。光アノードは、色素増感
太陽電池のアノード構成要素を含む。セルは、還元されて水素を形成す
る物質を含むカソード液と接触しているカソードを保持するカソード液
区画をさらに含む。さらに、セルは、アノード液区画をカソード液区画
から分離するアルカリカチオン伝導性膜を含む。光アノードが照射され
ると、ヨウ化物イオンは酸化されてヨウ素分子または三ヨウ化物イオン
を形成し、電子はカソードに移動して水素を形成する。アルカリ金属ヨ
ウ化物を再生するための装置及び方法が開示される。
図1 水素を生成するように構成された電気化学セルの代表的な実施形
  態の概略図 図5は、図1に特定される構造を有するDSSCアノードの顕微鏡写真
である。透明な導電性基板50は、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)で
あった。他の既知の透明な導電性材料、例えば限定されるものではない
が、インジウムドープ酸化スズ(ITO)もまた使用され得る。ワイド
ギャップ半導体集電体65は、二酸化チタンであり、電荷移動色素70
は、CH3NH3PbI3であった。他の既知の電荷移動色素、例えば
限定されるものではないが、シス-ビス(イソチオシアナト)-ビス(
2,20-ビピリジル-4,40ジカルボキシラト)-Ru(II)(
N719として知られる)もまた使用され得る。

図5.DSSCのアノードの顕微鏡写真

ハイブリッドの有機・無機ペロブスカイト太陽電池(PSC型DSSC
)は、製造の容易さ及び豊富な原材料源と併せて、20%超の高い電力
変換効率(PCE)を呈した。これらのデバイスの平均的な光電的特徴
は、図6に示され、OCV=0.993V;JSC(短絡電流密度)=
20mA/cm2、FF(曲線因子)=0.93、及び15%のPCE
であり得る。
図6・図5に示されるDSSCアノード型の平均的な光電的特徴(電圧
対電流密度)のグラフ

 図6のデータは、0.7V未満の電圧において約20mA/cm2の最
大電流密度を得ることが可能である(色素増感剤のHOMOとLUMO
との間の差)ことを示している。本明細書で開示されている発明におい
て、DSSCアノードは、この動作電圧で電子を発生させ得、電子はカ
ソードで消費されて、水素を発生させる。電圧または電流密度を増大さ
せるために、光アノードの大きさを増大させるか、または複数の電解セ
ルを電気的に組み合わせてもよい。ハイブリッドの有機・無機太陽電池
(PSC型DSSC)は、製造の容易さ及び豊富な原材料源と併せて、
20%超の高い電力変効率(PCE)を呈した。デバイスの平均的な光
電的特徴は、図6に示され、OCV=0.993V;JSC(短絡電流
密度)=20mA/cm2、FF(曲線因子)=0.93、及び15%
のPCEであり得る。 

10.特開2024-72199 水電解セル、及び水電解セルスタック 東京瓦
    斯株式会社
【要約】
Aサイトイオンにアルカリ土類金属イオンを含み、Bサイトイオンにイ
リジウムイオン及びルテニウムイオンからなる群より選択される少なく
とも1種と金属イオンとを含む、ペロブスカイト型構造を有する酸化物
触媒と、アイオノマーと、を含むアノード触媒層で。高い触媒活性を示
しかつ安定した触媒活性を持続できるアノード触媒層の提供。

図1は、水電解セルの概略断面図

【符号の説明】
11:電解質膜 12:アノード触媒層 13:カソード触媒層 20
:アノードガス拡散層 30:カソードガス拡散層 40:ガスケット
50:ガスケット 60:アノードセパレータ 70:カソードセパレ
ータ   100:水電解セル

【図2】log(X/Y)と、log{1.8Vでのイリジウム質量あ
たりの電流密度(A/mg-Ir)}との関係を示すグラフ

【発明の効果】
 本開示によれば、高い触媒活性を示し、かつ安定した触媒活性を持続で
きるアノード触媒層、並びに、このアノード触媒層を含む水電解セル及
び水電解セルスタックが提供される。本開示によれば、高い触媒活性を示しかつ安定した触媒活性を持続でき
るアノード触媒層が得られる。この効果が奏される理由は、必ずしも明
確ではないものの、以下のように推察される。
  本開示のアノード触媒層は、ペロブスカイト型構造を有する酸化物触
媒を含むことで安定した触媒活性を持続することができる。さらに、ペ
ロブスカイト型構造のBサイトイオンとしてイリジウムイオン及びルテ
ニウムイオンの少なくとも一方を含み、Aサイトイオン及びBが上記の
であることで、当該アノード触媒層を備える水電解セルの電流密度を高
めることが可能となり、高い触媒活性を示す。また、アイオノマーを含
優れたイオン伝導性が得られ、高い触媒活性を示す。


また、図2に示すように、ペロブスカイト型構造を有するアノード触媒
とアイオノマーとを含むアノード触媒層を備える水電解セルでは、log
(X/Y)をPとし、log{1.8Vでのイリジウム質量あたりの電
流密度(A/mg-Ir)}をQとすると、PとQの関係は、アノード
触媒の構成元素や、Bサイトに含まれるイリジウムイオンの濃度に依らず、
Q=-2.1232P3-5.2892P2-2.7969P+0.6662
で表されることが分かった。このことから、Pが-0.860以上0.060
以下では、Qが0.5以上となり高性能な水電解セルであることがわか
った。Pが-0.620以上-0.090以下では、Qが0.86以上
となり、より高性能な水電解セルであることがわかった。さらに、Pが
-0.500以上-0.180以下では、Qが1以上となり、より高性
能な水電解セルであることがわかった。
11.特開2024-31023 ペロブスカイト量子ドット複合体、ペロブスカ
 イト量子ドット複合体の製造方法、インク、及び、ペロブスカイト量
 子ドット膜の製造方法 伊勢化学工業株式会社
【要約】
ペロブスカイト型構造(ABX3)を有するハロゲン化合物において、
前記ABX3表面の少なくとも一部がAよりもイオン半径の小さいA’
で置換され、前記A’に有機酸が配位したペロブスカイト量子ドット複
合体(A及びA’は互いに異なる1価カチオン種であり、Bは14族金
属の2価カチオン種であり、Xはハロゲンである。)ペロブスカイト量
子ドットの粒子表面にのみイオン半径の小さい異なるカチオン種を配位
させることにより、高耐久性を有するペロブスカイト量子ドット複合体
を提供する。
【図1】比較例1のペロブスカイト量子ドットはその表面をイオン半径
の小さいアルカリ金属で置換しなかったため、溶媒置換により、表面欠
陥が生じていることを示す概略図と、実施例1のペロブスカイト量子ド
ット複合体はその表面をイオン半径の小さいアルカリ金属で置換したた
め、溶媒置換を2回行っても、表面欠陥が生じることが無いことを示す
概略図
【発明の効果】
  本発明のペロブスカイト量子ドット複合体は、溶媒の置換などデバイ
スを作製する過程での発光特性の劣化を抑制し、高い発光特性の波長変
換材料及び自発光デバイスを作製することができる。

           

※パソコンへの打ち込みトラブルでデスクワークが遅れる(原因はそれ
だけでないが)。水電解とペロブスカイトのドッキングで水素製造が前
進。「ゼロ・カーボン」実現に向け飛躍できそうだ。なのでこの続きは
明日もつづく。



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