- 著者
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塩川 佳伸
李 徳新
山村 朝雄
- 出版者
- 東北大学
- 雑誌
- 基盤研究(A)
- 巻号頁・発行日
- 2003
劣化ウランは全世界で120万トンを超える膨大な保管量があり、その有効利用法の開発は重要な課題である。ウランはIII価とIV価、V価とVI価の組み合わせにおいて電極反応が可逆であることは、アクチノイド固有の化学的性質である。このことを利用すれば、実用化しているバナジウム電池を超えるエネルギー効率を持つレドックス,フロー電池の構築が期待できる。平成15年度にはエネルギー効率の理論的検討を進め、バナジウム電池では、正極反応VO_2^++4H^++e^-→VO^<2+>+2H_2Oは酸素の脱着を伴う遅い内圏反応であるため、電流密度70mA/cm^2での充放電サイクルにおいてエネルギーの16%が活性化過電圧により失われる。これに対してアクチノイドでは両極反応は高速であり、活性化過電圧によるエネルギー損失はネプツニウムの場合2%にとどまる。実際に、ネプツニウム電池を製作して充放電試験を行い、エネルギー効率の高さを実証した。平成16年度には、ウラン電池セルを実際に構築し、U(V)を正極液、U(IV)を負極液とするウラン電池の動作を確認し、展示用モーターの回転に十分な電圧・電流を得られることが確認できた。その一方で、放電状態におけるウラン(V)錯体、充電状態におけるウラン(III)錯体の濃度は数時間程度の半減期で自然に減少し、ウラン錯体の安定性が十分とは言えないことも明らかとなった。そこで、平成17年度には、ウラン(V)およびウラン(III)錯体の検討を進め、半年を超す半減期をもつウラン(V)錯体溶液を調製することに成功した。また、ジアミドを配位子として有するウラン(III)錯体の調製に成功し、溶液中のIII価状態の半減期11時間の間に、U(IV)/U(III)の電極反応の検討を行うことに成功した。