米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）、节能研究部、储能系统组、首席研究员金贺亮一、研究组组长大平明宏等人与京都大学研究生院人类环境研究科助理教授山本朝日合作，通过催化剂减少二氧化碳甲酸盐的氧化还原氧化还原液流电池
氧化还原液流电池的特点是大型固定蓄电池，预计将成为引入可再生能源时稳定电力系统的候选电池。另一方面，活性材料的选择仅限于进行可逆氧化还原的金属离子和有机分子。在新开发的技术中，我们选择了稳定且简单化合物的代表二氧化碳作为模型化合物，并证明它可以用作催化剂的活性材料。这些成果是催化剂技术的应用，扩大了活性材料的选择，并导致新型活性材料的开发，以提高氧化还原液流电池的性能。
该技术的详细信息将于 2023 年 8 月 31 日公布。应用化学国际版
太阳能、风电等可再生能源受天气变化影响，发电量出现波动，因此需要引入调节能源供需的机制。为了解决这个问题，正在考虑使用大规模固定式蓄电装置。氧化还原液流电池具有独立的输出和容量部分，输出/容量设计高度灵活，并且可以轻松扩大规模，使其成为大型固定蓄电池的有希望的候选者。另一方面，活性材料仅限于进行可逆氧化还原的金属离子和有机分子，并且存在电解质成本和能量密度的问题。
AIST一直致力于氧化还原液流电池的开发，并随着活性材料的开发而不断进步。我们还致力于开发将二氧化碳转化为甲酸盐、甲醇等的催化剂技术，并开发出了具有世界一流催化性能的铱络合物（2012 年 3 月 19 日、2021 年 1 月 14 日 AIST 新闻稿）。在这项技术开发中，即使是迄今为止无法用作活性材料的化合物也可以用作活性材料。复合催化剂进行氧化还原氧化，它就可以用作活性材料。因此，我们选择二氧化碳这种稳定且简单的化合物作为模型化合物，旨在演示由催化剂介导的氧化还原液流电池。
这项研究和开发基于国家研究开发机构新能源和产业技术开发组织NEDO领先研究计划/未探索的挑战2050“基于过渡金属催化剂的CO2与转换相关的技术开发”（研究代表：Ryoichi Kanega）支持。
事实上，通过使用二氧化碳和甲酸盐氧化还原通过铱催化剂作为负极，锰的二价和三价氧化还原作为正极，我们成功地演示了其充电和放电（图1左）。充电过程中，二氧化碳在负极通过复合催化剂还原为甲酸盐，锰在正极从二价氧化为三价。放电过程中，甲酸在负极通过复合催化剂氧化成二氧化碳，而锰在正极从三价还原为二价。
图1氧化还原液流电池（左）充放电曲线和（右）循环特性
*原始论文中的数字被引用或修改。
通过优化催化剂结构和充放电条件，可以充放电至少50次（图1右）。还指示电池性能库仑效率稳定超过90%，最大15 Ah L-1比放电容量获得了。
在此开发中，我们将分析充电和放电过程中络合催化剂原位的电子状态X射线吸收光谱进行分析研究表明，络合物催化剂在 4 价态下特别起作用。在充电过程中，络合物催化剂被还原，并生成四价氢化物物质作为活性物质（图 2，上图）。氢化物物质还原二氧化碳形成甲酸盐，并且络合物催化剂被再生。在放电过程中，甲酸盐产生氢化物物质，氢化物物质被氧化，从而使络合物催化剂再生（图2，底部）。
图2 充放电时络合催化剂作用示意图
该结果表明，即使是迄今为止无法用作活性材料的化合物也可以通过应用催化剂制成活性材料。通过将此类催化剂技术应用于各种化合物，有望开发出新的活性材料来提高氧化还原液流电池的性能。
在这项研究中，我们将根据已证实的原理探索各种化合物活性材料的潜力。我们还将致力于增加氧化还原液流电池的尺寸和实用化所需的研究和开发。
已出版的杂志：应用化学国际版
论文标题：使用 CO 的水系氧化还原液流电池2作为具有均质 Ir 催化剂的活性材料
作者：Ryoichi Kanega、Erika Ishida、Takaaki Sakai、Naoya Onishi、Akira Yamamoto、Hiroki Yasumura、Hisao Yoshida、Hajime Kawanami、Yuichiro Himeda、Yukari Sato、Akihiro Ohira
DOI：101002/ani202310976