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マグネシウム+紙による「金属空気紙電池」。東北大開発
2024年3月21日 18:00
国立大学法人東北大学およびAZUL Energy株式会社は19日、安全な触媒、そして紙およびマグネシウムをベースとした新型電池「金属空気電池」を作製したと発表した。塩水をトリガーに、1.8Vの電圧と100mW/平方cm以上の出力を実現し、ウェアラブルデバイスに適用可能であることも実証できたという。
一般的な電池は、環境負荷が高く、資源量に制限があるさまざまな貴金属やプラスチックが材料として多用されてきた。しかし今回、両者の研究グループは、マグネシウム空気電池を、独自の安全な電極触媒と紙をベースに作製した。
これまでも金属空気紙電池は存在していたが、有害なアルカリ性電解液を使う必要があったり、塩水を使った場合でも出力がμW/平方cmレベルにとどまり、デバイス駆動に不十分だった。課題としては、正極の酸素還元反応(ORR)の効率化、正極負極間の電圧を高く取れる金属負極の使用、電池セル抵抗の低減が挙げられていた。
研究グループは、これまで青色顔料として知られる金属アザフタロシアニンを炭素に担持した高性能なORR触媒である「AZaphthalocyanine Unimolecular Layer (AZUL)」を開発してきており、この触媒が安全であることが確認できた。この触媒を用いることで先述のOORの課題を解決しつつ、紙の密度の最適化により性能を向上させたとしている。
この結果、塩水という身近な材料をトリガーに、ウェアラブルデバイスを駆動するのに十分な1.8Vの電圧、100mW/平方cm以上の出力、968.2Wh/kgの容量を示す金属空気紙電池を実現した。
塩水をトリガーに発電することから、コロナウイルス感染に伴う血中酸素濃度の低下を監視するウェアラブルなSpO<sub>2</sub>測定機の電源、溺れた際に要救助者の位置を特定するGPSセンサーを搭載したスマートライフジャケットの電源として利用できることを実証。今後はさまざまなデバイスの電源として活用できるものとして期待される。
