レビュー論文
海水電池の進歩：メカニズム、材料から応用まで
Progress of Seawater Batteries: From Mechanisms, Materials to Applications
By Shiyu Li, Xin Tian
Journal of Power Sources 2024;617 2024.10.15
ハイライト
● 海水電池のメカニズムとその進化に関する包括的な概要
● 海水電池で使用されるさまざまな電極材料の詳細な分析
● 海水電池の用途における最新の進歩
● 海水電池技術における重要な課題と将来の研究方向
要約
海水電池は海水を電解質または正極活性物質として海水を直接使用し、海水環境での電力供給とエネルギー貯蔵の新しい戦略を提供する。豊富な埋蔵量(地球の表面積の70％)と高い安全性を備えた一種の天然塩溶液として、海水はエネルギーと環境の危機の時代に電解質の要件を満たしている。ここでは、海水電池の包括的な紹介を提供する。海水電池の歴史とそれらの代表的なイベントから始めて、酸化還元および発生反応(酸化還元反応および酸素発生反応)などの電気化学反応メカニズム、さまざまな反応と調製プロセスに基づく電極材料、および一時および充電式海水電池の実際の／将来の用途について詳細にまとめている。さらに、ナトリウム・ベースの充電式海水電池で使用される独特の膜材料と非水性電解質についても要約する。結論として、海水電池の展望と課題を評価し、将来の進歩のための洞察に満ちた推奨事項を提供する。
各セクションの抜粋
概要と歴史
今日、化石燃料の断続的な消費により、世界的なエネルギー危機と環境問題が生じており、再生可能エネルギー源と発電技術の緊急開発が必要となっている。太陽光、風力、地熱エネルギーなどのクリーンで再生可能なエネルギー源は、投資に値する有望な代替手段として浮上している。その中でも、地球表面の70％を覆う広大な海は、無限の資源と戦略的な利点により、計り知れない可能性を秘めている…
一次海水電池
前述のように、一次海水電池は海水活性化電池と金属半燃料海水電池の2つのカテゴリーに分けられる。最初のMg-AgCl海水活性化電池は、最大300 Wh/kgのエネルギー密度を備えている。しかし、銀の高コストなどの障害により、その応用と商業化は依然として課題となっている。その結果、コストを削減し、性能を向上させ、電池の安定性を向上させるために多大の努力が払われてきた。新しい電極反応…
充電式海水電池
一次海水電池の理論電圧は比較的低く、動作中にアノードのMgとAlを消費し続け、十分な量が補充されないため、可逆充電を実現することは困難である。しかし、海水に豊富に含まれるイオンを伝導イオンとして直接使用すれば、充電可能な電池を得ることができる。そして、エネルギー危機の下で、海洋でのエネルギー貯蔵の緊急の必要性は、充電可能な海水電池の開発を促進してきた。Naの潜在力…
要約：課題と機会
海水電池の開発と応用は、将来の海洋資源と海上軍事の活用にとって極めて重要である。海水電池の研究開発に関する文献報告は多数あるが、まだ初期段階にあり、研究と実践的な作業が残っている。まず、電池の性能を向上させる余地がまだある。カソードとアノードの材料の種類をさらに拡大することができ、電池の構造と準備…
