JP6819982B2 - レドックスフロー電池電極用炭素触媒 - Google Patents
レドックスフロー電池電極用炭素触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6819982B2 JP6819982B2 JP2016036338A JP2016036338A JP6819982B2 JP 6819982 B2 JP6819982 B2 JP 6819982B2 JP 2016036338 A JP2016036338 A JP 2016036338A JP 2016036338 A JP2016036338 A JP 2016036338A JP 6819982 B2 JP6819982 B2 JP 6819982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- carbon catalyst
- flow battery
- redox flow
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 97
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 93
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 90
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 65
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 24
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- VLOPEOIIELCUML-UHFFFAOYSA-L vanadium(2+);sulfate Chemical compound [V+2].[O-]S([O-])(=O)=O VLOPEOIIELCUML-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFCDDRTYJQZGKK-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoic acid;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC#N.CC(=C)C(O)=O KFCDDRTYJQZGKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- QDLZHJXUBZCCAD-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Mn] Chemical compound [Cr].[Mn] QDLZHJXUBZCCAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- -1 cyclic organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MECMQNITHCOSAF-UHFFFAOYSA-N manganese titanium Chemical compound [Ti].[Mn] MECMQNITHCOSAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229940117841 methacrylic acid copolymer Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000002186 photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N propan-2-ol;hydrate Chemical compound O.CC(C)O XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003536 tetrazoles Chemical class 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9091—Unsupported catalytic particles; loose particulate catalytic materials, e.g. in fluidised state
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
- H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
この電力負荷平準化対策の1つとして、蓄電池による電力貯蔵が注目されている。蓄電池の中でも、特に、レドックスフロー電池は、大型化が容易であり、安全性及び安定性が高く、充放電サイクル寿命が長い等の特長を有していることから、大規模電力貯蔵用電池として有力視されている。
また、酸化処理したグラフェン、部分的に還元した酸化黒鉛、窒素ドープ炭素、金属担持炭素材料等による電極の作製等も報告されている。
その他の従来の電極は、実用上の製造が困難であり、金属担持炭素材料等も具体的な金属種や担持法等について検討が十分になされているとは言えない。
[1]粒子状炭素触媒であり、比表面積が800〜2000m2/g、かつ、平均粒径が100〜1000nmである炭素質粒子からなる、レドックスフロー電池電極用炭素触媒。
[2]前記炭素質粒子のアスペクト比が1〜10である、上記[1]に記載の炭素触媒。
[3]前記炭素質粒子が、炭素、窒素及び酸素を含む、上記[1]又は[2]に記載の炭素触媒。
[4]前記炭素質粒子が、0.001〜1.0質量%の金属分を含む、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の炭素触媒。
[5]前記レドックスフロー電池が、バナジウム系レドックスフロー電池である、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の炭素触媒。
[7]上記[6]に記載の電極を含む、レドックスフロー電池。
したがって、本発明のレドックスフロー電池電極用炭素触媒を用いることにより、良好な充放電サイクル特性を示すレドックスフロー電池用電極を提供することができ、さらには、レドックスフロー電池のエネルギー密度を向上させることができる。本発明のレドックスフロー電池電極用炭素触媒は、特に、バナジウム系レドックスフロー電池に好適に適用することができる。
[炭素触媒]
本発明のレドックスフロー電池電極用炭素触媒は、粒子状炭素触媒である。そして、比表面積が800〜2000m2/g、かつ、平均粒径が100〜1000nmである炭素質粒子からなることを特徴とするものである。
このような表面特性を有する炭素触媒によれば、レドックスフロー電池における電極反応が促進され、充放電特性が向上し、十分な耐久性が得られる。
なお、ここで言う比表面積は、窒素ガス吸着によるBET法で求めた値である。また、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定されたメディアン径(D50)である。比表面積及び平均粒径は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
レドックスフロー電池の電解液は、価数が変化する金属イオンを含み、例えば、鉄−クロム系、鉄−チタン系、チタン−マンガン系、マンガン−クロム系、クロム系、バナジウム系等が挙げられる。これらの中でも、高い起電力が得られることから、バナジウム系(VO2+/VO2 +(V4+/V5+)、V2+/V3+)が好ましい。これらの電解液は、活物質である各金属イオン又はオキソ金属イオンが安定的に存在する溶液とするため、硫酸、塩酸、硝酸又はリン酸等の酸性水溶液であることが好ましく、より好ましくは硫酸水溶液とする。
すなわち、本発明における電解液は、正極液がVO2+/VO2 +(V4+/V5+)の硫酸水溶液、負極液がV2+/V3+の硫酸水溶液であるバナジウム系であることが好ましい。
比表面積が800m2/g未満の場合は、触媒活性を向上させることは困難である。一方、1600m2/gを超える場合は、かさ高く、電極材に均一に固定し、良好な性能を有する電極を作製することが困難となる。また、十分な耐久性を有する炭素触媒が得られない。
なお、難黒鉛化性炭素材料を炭化熱処理して得られた炭素質粒子は、通常、比表面積が上記範囲より低いものとなる。
平均粒径が100nm未満では、粒子が小さすぎて、炭素触媒の製造及び取り扱いが困難であり、また、凝集しやすくなる。また、電極材表面に固定される炭素触媒が密になりすぎ、電極への電解液の浸透を妨げるおそれがあるため好ましくない。一方、1000nmを超える場合は、粒子が大きすぎて、電極材に均一に固定し、良好な性能を有する電極を作製することが困難となる。
なお、ここで言うアスペクト比とは、透過型又は走査型電子顕微鏡による画像解析において、粒子図形の外接長方形のうち最小の長方形の長辺の短辺に対する比である。具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、前記炭素質粒子の構成成分は、X線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)による表面分析により確認することができる。
前記炭素質粒子中の窒素の含有量は、XPS表面分析で測定される窒素原子数の炭素原子数に対する比(N/C比)で表した場合に、0.005〜0.30であることが好ましく、より好ましくは0.010〜0.10である。
また、前記炭素質粒子中の酸素の含有量は、XPS表面分析で測定される酸素原子数の炭素原子数に対する比(O/C比)で表した場合に、0.050〜0.20であることが好ましく、より好ましくは0.060〜0.18である。
なお、N/C比及びO/C比は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
なお、前記炭素質粒子中の金属分の定量は、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)発光分析法により行うことができる。具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
前記金属分は、前記炭素質粒子を合成する場合の合成原料由来のものであってもよく、遷移金属が含まれていることが好ましい。遷移金属の中でも、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛又は銅が好ましく、より好ましくは鉄、コバルト又は銅であり、さらに好ましくは鉄又はコバルトである。これらは、1種単独でも、2種以上が含まれていてもよい。
本発明の炭素触媒に用いられる炭素質粒子は、その製造方法は特に限定されるものではなく、油や天然ガス等の炭化水素原料を熱分解や不完全燃焼させることで得られるケッチェンブラック等のカーボンブラックを用いてもよく、また、その他の方法により原料を炭素化させたものを用いることもできる。中でも、窒素原子を含む有機物と金属とを含む原料を炭素化して得られる炭素質粒子を用いることが好ましい。
炭素化方法としては、例えば、窒素原子を含む樹脂の溶液に、遷移金属粉末を加えて混合し、乾燥及び不融化処理した後、焼成し、酸洗浄後、再び焼成する方法が挙げられる。より具体的には、後述する実施例に記載するような方法により、炭素質粒子を製造することができる。
前記有機物の具体例としては、ピロール、イミダゾール、ピリジン、ピペリジン、トリアゾール、テトラゾール等の環状有機化合物及びその誘導体;ポリアクリロニトリル(PAN)、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体(PAN−PMA)、ポリイミド尿素樹脂、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子化合物等が挙げられる。
前記金属は、単体として添加されても、金属化合物として添加されてもよい。金属化合物としては、例えば、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属炭素化物、金属錯体等が挙げられる。
また、昇温速度及び炭素化温度での保持時間は、炭素化が十分に進行し得る範囲内であれば、特に限定されるものではない。例えば、昇温速度は0.5〜300℃/分保持時間は5分間〜24時間とすることができる。
前記洗浄は、炭素触媒中の金属の量を低減するための処理であり、例えば、酸による洗浄処理を行うことが好ましい。洗浄処理に用いられる酸としては、金属量を低減する効果が得られるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、濃塩酸、濃硝酸、濃硫酸等が挙げられる。洗浄処理の方法は、特に限定されるものではなく、例えば、酸を含有する溶液中に炭素触媒を浸漬して保持する方法により行うことができる。
なお、洗浄処理に代えて、同様の効果を得るために、電解処理を行ってもよい。
このような硫酸を用いた表面処理により、耐久性及び充放電特性の向上を図ることができる。また、前記洗浄処理を行った場合でも十分に低減することができずに、炭素質粒子中に残存している金属分をさらに低減する効果も得られる。
なお、硫酸に代えて、硝酸を用いることは、耐久性が低下するため好ましくない。
また、前記表面処理時間は、処理温度及び硫酸水溶液の濃度に応じて適宜設定されるが、炭素触媒の触媒活性向上の効果が十分に得られる時間を確保する観点から、1〜28日間とすることが好ましい。
本発明のレドックスフロー電池用電極は、上記のような本発明の炭素触媒を含むものである。
前記炭素触媒を用いることにより、電極反応が促進され、良好な充放電サイクル特性を示す電極を構成することができる。また、電極特性の向上に伴い、従来の電極に比べて薄層化を図ることもできる。
なお、電極材表面に固定する炭素触媒の量は、十分な触媒活性が得られる量であれば、特に限定されるものではなく、電極の形態等に応じて適宜設定される。
本発明のレドックスフロー電池は、前記電極を含むものである。前記電極は、レドックスフロー電池の正極及び負極のいずれにも用いることができる。
本発明の炭素触媒を含む前記電極を用いることにより、電極反応が促進され、セル抵抗が低減されたレドックスフロー電池を得ることができる。また、白金等の貴金属による高価な触媒を用いることなく、充放電特性の向上が図られ、低コストで、より実用性が高いレドックスフロー電池を提供することが可能となる。
本発明の炭素触媒は、特に、バナジウム系レドックスフロー電池に好適に適用することができる。
(製造例1)
4つ口フラスコに、アクリロニトリル(和光純薬工業株式会社製)30.93g、メタクリル酸(和光純薬工業株式会社製)4.07g及び純水300mLを入れ、窒素ガスで15分間バブリングした。このフラスコを70℃のオイルバスで加熱し、ペルオキソ二硫酸カリウム(和光純薬工業株式会社製)100mgを純水50mlに溶解した溶液を添加し、窒素ガス雰囲気中で撹拌しながら4時間重合させた。放冷後、得られた乳白色液の溶液を濃縮し、60℃で真空乾燥し、ポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体(PAN−PMA)約20gを得た。
放冷後、調製した炭素化原料を、遊星ボールミル(P−7、フリッチュジャパン株式会社製)にて粉砕した。
放冷後、得られた炭素化物を上記と同様の遊星ボールミル及びビーズミル(RMB型バッチ式ビーズミル、アイメックス株式会社製)にて粉砕した。
放冷後、得られた炭素化物を炭素質粒子として得た。
フェノール樹脂製のビーズ(粒径6μm、群栄化学工業株式会社製)を真空下で、室温(25℃)から1000℃まで昇温速度0.8℃/分で加熱し、1000℃で1時間保持し、炭素化を行った。その後、放冷して、炭素質粒子を得た。
(実施例1)
上記製造例1で製造した炭素質粒子を炭素触媒に用いた。
ケッチェンブラック(EC600JD、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製)を炭素触媒に用いた。
気相法炭素繊維(VGCF(登録商標)、昭和電工株式会社製)を炭素触媒に用いた。
活性炭(マックスソーブ(登録商標)、関西熱化学株式会社製)を炭素触媒に用いた。
上記製造例2で製造した炭素質粒子を炭素触媒に用いた。
上記実施例及び比較例の各炭素触媒について、以下の各種測定評価を行った。
窒素ガス吸着量測定により得られた吸着等温線から、BET法により試料の比表面積を算出した。窒素ガス吸着量測定における試料は、炭素触媒0.05gを、100℃、1Pa以下で3時間保持し、吸着水分を除去したものとした。測定条件は、窒素ガスの測定平衡相対圧(P/P0)0〜0.99MPaの範囲で、温度−196℃(77K)で行った。
レーザー回折散乱法により粒度分布測定を行い、D50を平均粒径とした。測定装置は、レーザー回折式粒子径分布測定装置(SALD−7100H、株式会社島津製作所製)を用いた。測定試料は、サンプル瓶に炭素触媒を約0.1g及び蒸留水40gを入れ、超音波にて十分に撹拌して調製した試料液を用いた。この試料液を、散乱光度が50〜70%となるように撹拌水槽に注入して、粒度分布測定を行った。
実施例1、比較例2及び3については、走査型電子顕微鏡(JSM−6701F、日本電子株式会社製、加速電圧5kV)により、また、実施例2及び比較例1については、透過型電子顕微鏡(JEM−200CX、日本電子株式会社製、加速電圧200kV)により、炭素触媒を観察し、各観察画像の解析により求めた。観察画像において、任意の粒子10個を抽出し、各粒子図形の外接長方形のうち最小の長方形の長辺の短辺に対する比を求め、10個の平均値をアスペクト比とした。
XPS表面分析により、炭素触媒の表面におけるN/C比及びO/C比を求めた。XPS表面分析は、X線光電子分光装置(AXIS NOVA、KRATOS社製)にて、X線源としてAlKα線(10mA、15kV)を用いて行った。炭素質粒子表面における各原子の内殻準位からの光電子スペクトルについて、C1sスペクトルのピークを284.5eVとして結合エネルギーの補正を行い、各スペクトルのピーク面積と検出感度係数から、炭素質粒子表面におけるN/C比及びO/C比を算出した。なお、定量下限は0.0001である。
ICP発光分析法により金属分の定量を行った。測定装置は、ICP発光分析装置(ICPS−8100、株式会社島津製作所製)を用いた。測定試料は、炭素触媒約50mgを秤量し、マッフル炉にて金属分以外を完全に灰化させ、これに、濃塩酸を5ml添加して100℃で加熱分解した後、45mlの蒸留水を加えて定容した試料溶液を用いた。なお、定量下限は0.001質量%である。
4mol/L硫酸水溶液20mLに、炭素触媒500mgを加え、45℃で3時間撹拌した場合の耐酸試験により、耐久性評価を行った。
この試験後の懸濁液をろ過して炭素触媒を回収し、蒸留水での洗浄及びろ過を繰り返し、pH試験紙にてろ液が中性になったことを確認した後、60℃の減圧乾燥器(5000Pa)にて一晩乾燥した。そして、乾燥後の回収炭素触媒の質量を測定し、試験前の炭素触媒の質量に対する質量変化率が5%以下の場合は○、5%を超える場合は×として評価した。
まず、上記実施例及び比較例で作製した各炭素触媒を用いて、下記に示す方法により電極試料を作製した。そして、作製した各電極試料を用いて、下記測定条件でのサイクリックボルタンメトリーにより、酸化還元電位測定を行い、酸化還元電位差、酸化電流密度及び還元電流密度を求めた。
炭素触媒5.0mgに、水−イソプロピルアルコール(質量比8:2)混合液500μL及び5質量%ナフィオン(商標登録)水溶液50μLを加え、超音波バスにて10分間超音波分散処理した後、ホモジナイザー(Sonifier(登録商標) MODEL S−150D、BRANSON社製)にて2分間、撹拌混合し、触媒スラリーを調製した。
この触媒スラリーを、ガラス状炭素回転ディスク電極(直径4mm、長さ2.6cm)にマイクロシリンジで1.382μL滴下して、マイクロシリンジ先端で電極表面全体に塗り広げた後、ドライヤー温風で乾燥し、炭素触媒を電極表面に0.1mg/cm2で固着させた。
この炭素触媒を固着させた電極に、0.5mol/L硫酸水溶液を滴下し、脱気処理し、電極中の空気を0.5mol/L硫酸水溶液で置換し、電極試料とした。
作用電極:上記で作製した電極試料による回転電極
対極:白金電極
参照電極:可逆水素電極(0.5mol/L硫酸水溶液)
電解液:バナジウムイオン(V4+)0.1mol/L及び硫酸イオン(SO4 2−)2mol/Lを含むバナジウム硫酸水溶液(60mL)
温度:室温(25℃)
雰囲気:窒素ガス0.35L/分×10分脱気後、フロー
掃引電位:1.5〜0.3V(対参照電極)
掃引速度:0.05V/s
掃引サイクル:5サイクル
なお、比較例2については、酸化還元電位測定において、炭素触媒が溶出し、測定を続行することは困難であった。
また、比較例3については、炭素触媒の粒子が大きすぎて、電極表面に固定することが困難であり、電極試料を作製することができなかった。
表1に示した結果から分かるように、平均粒径が100〜1000nmであり、かつ、比表面積が800〜2000m2/gである炭素質粒子からなる炭素触媒(実施例1,2)は、酸化還元電位差が小さく、酸化還元の可逆反応性が高いと言える。また、酸化電流密度及び還元電流密度の絶対値が大きく、触媒活性がより高いと言える。
1a 正極セル
1b 負極セル
2 正極液タンク
3 負極液タンク
4 隔膜
5 正極
6 負極
7 正極液ポンプ
8 負極液ポンプ
Claims (6)
- 粒子状炭素触媒であり、比表面積が800〜2000m2/g、かつ、平均粒径が100〜1000nmである炭素質粒子からなり、該炭素質粒子が、0.001〜0.800質量%のスカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、及び銅から選ばれる少なくとも1種以上の遷移金属分を含む、レドックスフロー電池電極用炭素触媒。
- 前記炭素質粒子のアスペクト比が1〜10である、請求項1に記載の炭素触媒。
- 前記炭素質粒子が、炭素、窒素及び酸素を含む、請求項1又は2に記載の炭素触媒。
- 前記レドックスフロー電池が、バナジウム系レドックスフロー電池である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭素触媒。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭素触媒を含む、レドックスフロー電池用電極。
- 請求項5に記載の電極を含む、レドックスフロー電池。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016036338A JP6819982B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 |
CA3011898A CA3011898C (en) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | Carbon catalyst for redox flow battery electrodes |
PCT/JP2017/003992 WO2017145709A1 (ja) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 |
EP17756151.1A EP3422453B1 (en) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | Carbon catalyst for redox flow battery electrodes |
KR1020187024033A KR20180114066A (ko) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | 레독스 플로우 전지 전극용 탄소 촉매 |
CN201780011411.2A CN108701850B (zh) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | 氧化还原液流电池电极用碳催化剂 |
US16/074,249 US10903504B2 (en) | 2016-02-26 | 2017-02-03 | Carbon catalyst for redox flow battery electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016036338A JP6819982B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017152345A JP2017152345A (ja) | 2017-08-31 |
JP6819982B2 true JP6819982B2 (ja) | 2021-01-27 |
Family
ID=59685357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016036338A Active JP6819982B2 (ja) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10903504B2 (ja) |
EP (1) | EP3422453B1 (ja) |
JP (1) | JP6819982B2 (ja) |
KR (1) | KR20180114066A (ja) |
CN (1) | CN108701850B (ja) |
CA (1) | CA3011898C (ja) |
WO (1) | WO2017145709A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7226443B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2023-02-21 | 住友電気工業株式会社 | レドックスフロー電池用電極、及びレドックスフロー電池 |
CA3092887C (en) * | 2018-06-21 | 2023-08-01 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Precious metal catalyst briquettes, process for the manufacture and for the incineration thereof |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05234612A (ja) | 1992-02-21 | 1993-09-10 | Toyobo Co Ltd | 電解槽用炭素電極材 |
JPH09223513A (ja) | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Kashimakita Kyodo Hatsuden Kk | 液循環式電池 |
US6753108B1 (en) * | 1998-02-24 | 2004-06-22 | Superior Micropowders, Llc | Energy devices and methods for the fabrication of energy devices |
JPH11260390A (ja) | 1998-03-05 | 1999-09-24 | Kashimakita Kyodo Hatsuden Kk | レドックスフロー電池 |
JP3601581B2 (ja) | 1999-06-11 | 2004-12-15 | 東洋紡績株式会社 | バナジウム系レドックスフロー電池用炭素電極材 |
JP2002184446A (ja) | 2000-12-13 | 2002-06-28 | Fdk Corp | 酸化還元型燃料電池及びその負極部の製造方法 |
TW583153B (en) * | 2001-09-25 | 2004-04-11 | Showa Denko Kk | Carbon material, production method and use thereof |
AU2003273074A1 (en) * | 2002-10-17 | 2004-05-04 | Nexen Nano Tech Co., Ltd | Ultra-fine fibrous carbon and preparation method thereof |
JP5082187B2 (ja) | 2003-10-06 | 2012-11-28 | 日産自動車株式会社 | 固体高分子型燃料電池用電極触媒粒子の製造方法 |
JP4463522B2 (ja) * | 2003-10-16 | 2010-05-19 | 日揮触媒化成株式会社 | 電極の触媒用微粒子および該電極触媒用微粒子分散液、該電極触媒用微粒子分散液の製造方法 |
US7749935B2 (en) * | 2004-01-27 | 2010-07-06 | Showa Denko K.K. | Catalyst carrier and fuel cell using the same |
JP2006156029A (ja) | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Kansai Electric Power Co Inc:The | バナジウム系レドックスフロー電池用炭素電極材料 |
US8084167B2 (en) | 2007-01-24 | 2011-12-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Nanocomposite for fuel cell, method of preparing the nanocomposite, and fuel cell including the nanocomposite |
KR101493826B1 (ko) | 2007-01-24 | 2015-02-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 탄소 나노 파이버, 이를 포함한 나노 복합체,그 제조 방법 및 이를 채용한 연료 전지 |
JP2009277360A (ja) | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Japan Carlit Co Ltd:The | 触媒担体及び触媒体並びにそれらの製造方法 |
JP5427487B2 (ja) | 2008-09-30 | 2014-02-26 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池 |
EP3758115A1 (en) * | 2010-09-29 | 2020-12-30 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing carbon material for nonaqueous-electrolyte secondary-battery negative electrode |
JP2013137957A (ja) | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Asahi Kasei E-Materials Corp | レドックスフロー二次電池 |
GB2498803B (en) | 2012-01-30 | 2015-04-08 | Nexeon Ltd | Composition |
JP6476116B2 (ja) * | 2013-07-29 | 2019-02-27 | 昭和電工株式会社 | 炭素材料、電池電極用材料、及び電池 |
EP2876712A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-27 | DWI an der RWTH Aachen e.V. | Oxygen-vanadium redox flow battery with vanadium electrolyte having carbon particles dispersed therein |
JP2015115158A (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 株式会社Kri | レドックスフロー電池用電極及びレドックスフロー電池 |
KR101609913B1 (ko) | 2014-02-14 | 2016-04-07 | 오씨아이 주식회사 | 레독스 흐름 전지용 카본 펠트 전극 및 그 제조 방법 |
EP3920273A1 (en) * | 2014-04-25 | 2021-12-08 | South Dakota Board of Regents | High capacity electrodes |
JP6141547B2 (ja) | 2014-12-25 | 2017-06-07 | 昭和電工株式会社 | 触媒担体、その製造方法およびその用途 |
JP2017027918A (ja) | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 東洋紡株式会社 | レドックスフロー電池用電極材 |
KR101801789B1 (ko) * | 2015-11-05 | 2017-11-28 | 한국과학기술연구원 | 다공성 탄소 재료 및 이의 제조 방법 |
CN105304913B (zh) * | 2015-11-12 | 2019-03-08 | 东华大学 | 一种氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂及其制备方法和应用 |
PT3375030T (pt) * | 2015-11-13 | 2020-09-04 | Avalon Battery Canada Corp | Elétrodo melhorado para bateria de fluxo redox |
-
2016
- 2016-02-26 JP JP2016036338A patent/JP6819982B2/ja active Active
-
2017
- 2017-02-03 CA CA3011898A patent/CA3011898C/en active Active
- 2017-02-03 WO PCT/JP2017/003992 patent/WO2017145709A1/ja active Application Filing
- 2017-02-03 US US16/074,249 patent/US10903504B2/en active Active
- 2017-02-03 CN CN201780011411.2A patent/CN108701850B/zh active Active
- 2017-02-03 KR KR1020187024033A patent/KR20180114066A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-02-03 EP EP17756151.1A patent/EP3422453B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180114066A (ko) | 2018-10-17 |
EP3422453A1 (en) | 2019-01-02 |
EP3422453B1 (en) | 2022-10-05 |
WO2017145709A1 (ja) | 2017-08-31 |
CA3011898A1 (en) | 2017-08-31 |
JP2017152345A (ja) | 2017-08-31 |
CN108701850A (zh) | 2018-10-23 |
EP3422453A4 (en) | 2019-10-02 |
US10903504B2 (en) | 2021-01-26 |
CN108701850B (zh) | 2021-09-21 |
CA3011898C (en) | 2023-10-10 |
US20190341625A1 (en) | 2019-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gupta et al. | Simultaneous Cr (VI) reduction and bioelectricity generation using microbial fuel cell based on alumina-nickel nanoparticles-dispersed carbon nanofiber electrode | |
Xiang et al. | Cr2O3-modified graphite felt as a novel positive electrode for vanadium redox flow battery | |
Sun et al. | Cornstalk-derived nitrogen-doped partly graphitized carbon as efficient metal-free catalyst for oxygen reduction reaction in microbial fuel cells | |
JP5481646B2 (ja) | 炭素触媒、燃料電池、蓄電装置 | |
Yuan et al. | Nitrogen-doped carbon sheets derived from chitin as non-metal bifunctional electrocatalysts for oxygen reduction and evolution | |
Wu et al. | Facile synthesis and evaluation of nanofibrous iron–carbon based non-precious oxygen reduction reaction catalysts for Li–O2 battery applications | |
Flox et al. | Thermo–chemical treatments based on NH3/O2 for improved graphite-based fiber electrodes in vanadium redox flow batteries | |
Acharya et al. | Adsorbed Cr (VI) based activated carbon/polyaniline nanocomposite: a superior electrode material for asymmetric supercapacitor device | |
Lv et al. | Enhanced electrochemical activity of carbon felt for V2+/V3+ redox reaction via combining KOH-etched pretreatment with uniform deposition of Bi nanoparticles | |
Bae et al. | Tuning the carbon crystallinity for highly stable Li–O2 batteries | |
JP5557564B2 (ja) | 含窒素カーボンアロイ及びそれを用いた炭素触媒 | |
Yang et al. | Electrocatalytic activity of nitrogen-doped CNT graphite felt hybrid for all-vanadium redox flow batteries | |
Mooste et al. | Electrospun polyacrylonitrile‐derived Co or Fe containing nanofibre catalysts for oxygen reduction reaction at the alkaline membrane fuel cell cathode | |
Xu et al. | Metallic state FeS anchored (Fe)/Fe3O4/N-doped graphitic carbon with porous spongelike structure as durable catalysts for enhancing bioelectricity generation | |
Yoon et al. | Ionic liquid derived nitrogen-doped graphite felt electrodes for vanadium redox flow batteries | |
Na et al. | Surface-functionalized graphite felts: Enhanced performance in cerium-based redox flow batteries | |
JP6819982B2 (ja) | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 | |
JP5732667B2 (ja) | 炭素触媒の製造方法 | |
Sodiq et al. | Enhanced electrochemical performance of modified thin carbon electrodes for all-vanadium redox flow batteries | |
Kabtamu et al. | BiVO4-Decorated graphite felt as highly efficient negative electrode for all-vanadium redox flow batteries | |
WO2009148116A1 (ja) | 炭素触媒及び炭素触媒の製造方法、燃料電池、蓄電装置、炭素触媒の使用方法 | |
WO2017145708A1 (ja) | レドックスフロー電池電極用炭素触媒 | |
JPH11317231A (ja) | 電解槽用炭素系電極材 | |
US11799091B2 (en) | Redox-active interfaces for accelerated liquid-solid charge transfer reactions | |
Carbonell | ACTIVITY OF PGM-FREE ELECTROCATALYSTS FOR OXYGEN REDUCTION REACTION: PH AND CO-CATALYSIS EFFECTS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200602 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6819982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |