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Study on improvement in the amount of mechanical energy storage using carbon nanotube.

Research Project

Project/Area Number 16K04893
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionSuwa University of Science (2018)
Tokyo University of Science, Suwa (2016-2017)

Principal Investigator

Utsumi Shigenori  公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (00454257)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords単層カーボンナノチューブ / 捻り / 機械的エネルギー貯蔵 / 重量エネルギー密度 / 物理的修飾 / 化学的修飾 / カーボンナノチューブロープ / ナノカーボン / ナノチューブロープ / エネルギー貯蔵
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to improve the amount of mechanical energy storage by twisting single wall carbon nanotube (SWCNT). The preparation method of rope samples consisting of SWCNT with 1.5 nm in diameter was established. The system was improved to measure the dynamic gravimetric energy density, and the average value of 0.22 MJ/kg and the maximum value of 0.45 MJ/kg were obtained. Various chemical and physical modifications were performed to strengthen rope samples. The average and maximum values were 0.30 and 0.76 MJ/kg for flash-light-irradiated samples, 0.32 and 0.68 MJ/kg for sulfur-reacted samples, and 0.27 and 0.82 MJ/kg for carbon-deposited samples. Considering that the gravimetric energy density was less than 0.1 MJ/kg at the beginning of this research, it is a great progress to be able to repeatedly prepare SWCNT ropes exceeding lithium-ion batteries (0.72 MJ/kg).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カーボンナノチューブの高弾性・高強度に着目した機械的エネルギー貯蔵は格段の安全性・軽量性を備えており,貯蔵エネルギー量が既存デバイス(リチウムイオン電池やスーパーキャパシタ)の2-3倍になれば圧倒的に有利である。捻りという単純な機構から,再生可能エネルギー・移動体のエネルギー・四肢の運動エネルギーの貯蔵などあらゆる用途に応用が広がる。これまで有効利用できなかったエネルギーの活用にも適用ができる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017 2016

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブロープへの機械的エネルギー貯蔵と貯蔵量向上2018

    • Author(s)
      山浦多恵・金子克美・内海重宜
    • Organizer
      信州コロイド&界面科学研究会第4回(2018年)研究討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械的エネルギー貯蔵材としての単層カーボンナノチューブロープ作製と貯蔵量向上2018

    • Author(s)
      山浦多恵・金子克美・内海重宜
    • Organizer
      2018 年材料技術研究協会討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブロープ試料作製プロセスとその機械的エネルギー貯蔵量2017

    • Author(s)
      小林竜一郎,宮園聡,上條由人,金子克美,内海重宜
    • Organizer
      2017年材料技術研究協会討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] バインダー添加によるカーボンナノチューブロープの機械的エネルギー貯蔵量の改質2017

    • Author(s)
      山浦多恵,髙橋皇雅,金子克美,内海重宜
    • Organizer
      2017年材料技術研究協会討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブロープのワインドアップ式機械的エネルギー貯蔵の研究2016

    • Author(s)
      石黒良太,高梨弘章,黒岩俊也,金子克美,内海重宜
    • Organizer
      2016年度 材料技術研究協会討論会
    • Place of Presentation
      東京理科大学 野田キャンパス
    • Year and Date
      2016-12-02
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブのワインドアップ式機械的エネルギー貯蔵2016

    • Author(s)
      石黒良太,日淺聡士,高梨弘章,黒岩俊也,金子克美,内海重宜
    • Organizer
      信州コロイド&界面科学研究会
    • Place of Presentation
      信州大学 長野キャンパス
    • Year and Date
      2016-10-28
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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