蓄電できる燃料電池、リチウムよりも大容量・安価：蓄電・発電機器（4/4 ページ）

[畑陽一郎，スマートジャパン]

酸化還元反応で充放電

　レドックスフロー電池はどうやって蓄電（充放電）するのだろうか。電極自体は変化せず、正極側と負極側の溶液に含まれる活物質の酸化還元（REDuction/OXidation）反応で充放電が進む。このため、溶液のサイクル寿命が非常に長くなる。蓄電池自体の長寿命化に役立つ性質だ。

　現在最も研究開発が進んでいるレドックスフロー電池は活物質にバナジウムイオンを用いるタイプだ。EFEは商業生産が可能なレドックスフロー電池の競合企業を5社挙げており、そのうち2社（住友電気工業と米Prudent Energy）がバナジウムイオンを採用している^＊3）。

　EFEは活物質に鉄（Fe）を用いた。図6にあるように放電時は負極で鉄が水酸化鉄に変化して電子を放出、負荷を経由した電子を正極側で受け取り、フェリシアン化物イオンの価数が変化する。

＊3） 残りの3社は亜鉛・臭素を利用する。レドックスフロー電池の研究開発は1974年に始まった。同年にNASAが原理を発表、1978年にはNASAが鉄クロム系のプロトタイプシステムを開発している。1985年にオーストラリアのニューサウスウェールズ大学の研究チームがバナジウム系を開発した後は、エネルギー密度が鉄クロム系の2倍に向上、同系の研究開発が最も進んだという経緯がある。

図6　EFEのレドックスフロー電池の充放電動作　出典：Electric Fuel Energy

　EFEの技術を採用するとコストが低くなるのは、バナジウムではなく、安価な鉄を利用したためだという。同社はレドックスフロー電池に関する主要な特許を2つ取得しており、そのうち1つが鉄負極に関するものだ（図7）。

　同社の鉄負極は、低コストであり、性能が低下することがなく20年（3000サイクル）にわたる充放電が可能な他、過放電・過充電にも耐えるという。なお、鉄複合正極は1980年代に当時の米ロッキードが亜鉛レドックスフロー電池向けに開発した技術を改善したものだという。

図7　EFEの開発した鉄負極材料　走査型電子顕微鏡像。出典：Electric Fuel Energy

【修正履歴】4ページ目第3段落にあった「その電池を正極側で受け取り」という文言を「負荷を経由した電子を正極側で受け取り」に修正いたしました（2016/04/09）。