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J-GLOBAL ID：202002258557987145   整理番号：20A0463524

微細光ファイバセンサを用いたリチウム-空気電池の多孔質正極内の酸素濃度測定

Oxygen concentration measurement in the porous cathode of a lithium-air battery using a fine optical fiber sensor

著者 (4件)： FUJIMOTO Shogo (Department of Mechanical Engineering, Tokyo Institute of Technology) ,  UEMURA Suguru (Department of Mechanical Engineering, Tokyo Institute of Technology) ,  IMANISHI Nobuyuki (Department of Chemistry, Mie University) ,  HIRAI Shuichiro (Department of Mechanical Engineering, Tokyo Institute of Technology)
資料名： Mechanical Engineering Letters (Web)  (Mechanical Engineering Letters (Web))
巻： 5  ページ： 19-00095(J-STAGE)  発行年： 2019年 
JST資料番号： U0666A  ISSN： 2189-5236  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 放電時のリチウム-空気電池の多孔質正極内の酸素濃度分布を,微細光ファイバセンサを用いて測定した。リチウム-空気電池は理論的には容量が最も高い。しかし,実用化のためには,リチウム-空気電池の電力密度を改善する必要がある。より強力な水系リチウム-空気電池を実現するためには,多孔質正極への十分な酸素供給が必要である。以前の研究は,多孔質正極構造内の酸素濃度を測定していなかった。本研究では,白金テトラキスペンタフルオロフェニルポルフィン(PtTFPP)を酸素指示薬として用いた。PtTFPPを励起光に曝露すると,りん光発光が起こり,その強度は酸素分圧に依存する。したがって,リン光強度を測定し,較正データを用いて酸素濃度を得ることができる。微細光ファイバセンサ(直径110μm)をその端部にPtTFPPを塗布して構築した。実験結果によると,電流密度が増加すると,多孔質正極の酸素濃度は大幅に減少した。水性電解液中の遅い酸素輸送と空気層-多孔質正極間の電解液の存在のため,十分な酸素が多孔質正極に供給されない。それ故,電極表面近傍の酸素だけが放電に寄与する。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： リチウム二次電池 ,  空気電池 ,  多孔質電極 ,  カソード ,  *酸素飽和度測定 ,  光学的測定 ,  *光ファイバセンサ ,  エネルギー密度
準シソーラス用語： *リチウム-空気電池 ,  酸素濃度測定 ,  電力密度

著者キーワード (5件)： リチウム-空気電池 ,  多孔質カソード ,  酸素濃度 ,  光学的測定 ,  繊維センサ

分類 (2件)： 二次電池  (YB04030K) ,  光導波路,光ファイバ,繊維光学  (BD06030H)

引用文献 (6件)：

• BIPM, IEC, IFCC, ILAC, ISO, IUPAC, IUPAP and OIML, Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement JCGM 100:2008, GUM 1995 with minor corrections (online), available from <https://www.bipm.org>, (accessed on 5 May, 2019).
• Chu, CS. and Lin, CA., Optical fiber sensor for dual sensing of temperature and oxygen based on PtTFPP/CF embedded in sol-gel matrix, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.195 (2014), pp.259-265.
• Girishkumar, G., McCloskey, B., Luntz, A. C., Swanson, S., Wilcke, W., Lithium-Air Battery: Promise and Challenges, The Journal of Physical Chemistry Letters, Vol.1 (2010), pp.2193-2203.
• Lakowicz, J.R., Principles of Fluorescence Spectroscopy (3rd ed.), Kluwer Academic/Plenum Press, New York (1999), Chapters 8.
• Shibata, K., Uemura, S., Tsushima, S., Hirai, S., Reaction and Mass Transport Simulations by LBM in Electrolyte of Aqueous Lithium-Air Battery, The Electrochemical Society Transactions, Vol.64, No.19 (2015), pp.39-46.

タイトルに関連する用語 (6件)： 微細 ,  光ファイバセンサ ,  リチウム-空気電池 ,  多孔質 ,  正極 ,  酸素濃度測定