高電位イソインドリン系ニトロキシドラジカル正極活物質（ポソライト）を用いた水系有機レドックスフロー電池

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• 持続可能なエネルギー

背景:

• 再生可能エネルギーの統合には、レドックスフロー電池（RFB）のような高度な定置エネルギー貯蔵が必要です。
• 有機RFB（ORFBs）は、バナジウム系に代わる持続可能な選択肢を提供しますが、安定性と合成の課題が残っています。
• ニトロキシドラジカルはORFBsに適していますが、その酸化型には安定性の向上が必要です。

研究 の 目的:

• ORFBs用の安定なイソインドリン骨格ニトロキシドラジカルの便利な合成ルートを開発すること。
• 新規ニトロキシドラジカル候補であるPPOおよびTC-TMIOを導入し、特性評価を行うこと。
• 水系ORFBにおける高電位で溶解性の高いポソライトとしてのPPOの性能を評価すること。

主な方法:

• ニトロキシドラジカル合成には、金属触媒を用いた[2+2+2]分子間環化付加戦略を採用しました。
• 酸化電位と速度論を決定するために電気化学的特性評価を使用しました。
• PPO分子の溶解性と予備的な安定性評価を実施しました。

主要な成果:

• 容易な合成法により、イソインドリン骨格を有するニトロキシドラジカルおよびそのアザアナログを合成しました。
• PPO分子は、4-TMA-TEMPOと比較して著しく高い酸化電位（220 mV）を示し、優れた溶解性（> 3 M）を有していました。
• 予備的なRFB試験により、PPOが高性能で持続可能なポソライトとしての可能性を持つことが示唆されました。

結論:

• 開発された合成戦略により、安定なイソインドリン骨格ニトロキシドラジカルへの効率的なアクセスが可能になります。
• PPOは、その電気化学的特性と安定性から、次世代の水系ORFBの有望な候補となります。
• 本研究は、持続可能で効率的なエネルギー貯蔵ソリューションの開発を進めます。