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Fabrication of fuel cell electrodes that are capable of controlling conductivity and porosity and analysis of matter transport characteristic in the electrodes

Research Project

Project/Area Number 24360108
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

Suda Yoshiyuki  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70301942)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2014: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords直接メタノール型燃料電池 / 触媒 / 物質輸送 / カーボンナノコイル / カーボンナノバルーン / 物資輸送 / 酸化・還元 / 電子伝導性
Outline of Final Research Achievements

In this project, I aim to increase the electric power density of direct methanol fuel cells up to 120%, compared to that obtained before the project inception. I tried to use novel carbon nanomaterials including carbon nanocoil (CNC) for micro-porous layer (MPL) and catalyst support, respectively. Among the four-types of carbon nanomaterials used, CNC showed the highest performance as a catalyst support for the anode of DMFC. Consequently, the Pt-Ru-supported CNC was used in the anode catalyst layer of the DMFC. In the MPL, two carbon nanomaterials were compared. Vulcan, a commercially available carbon nanomaterial, resulted in higher power density.
In the final year of the project, the objective was achieved.

Report

(5 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (68 results)

All 2016 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Effective Utilization of Carbon Nanocoil-supported PtRu Anode Catalyst by Applying Anode Microporous Layer for Improved Direct Methanol Fuel Cell Performance2015

    • Author(s)
      Y. Shimizu, Y. Suda, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 83 Issue: 5 Pages: 381-385

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.83.381

    • NAID

      130005067100

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electrochemical properties of fuel cell catalysts loaded on carbon nanomaterials with different geometries2015

    • Author(s)
      Y. Suda, Y. Shimizu, M. Ozaki, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda
    • Journal Title

      Materials Today Communications

      Volume: 3 Pages: 96-103

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2015.02.003

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Real-time deformation of carbon nanocoils under axial loading2015

    • Author(s)
      T. Yonemura, Y. Suda, H. Shima, Y. Nakamura, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 83 Pages: 183-187

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.11.034

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] High-Yield synthesis of helical carbon nanofibers using iron oxide fine powder as a catalyst2015

    • Author(s)
      Y Suda, K Maruyama, T Iida, H Takikawa, H Ue, K Shimizu, Y Umeda
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 47-60

    • DOI

      10.3390/cryst5010047

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  • [Journal Article] Improved mechanical properties of bucky paper achieved via the addition of carbon nanocoils2014

    • Author(s)
      K. Maruyama, Y. Suda, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu and Y. Umeda
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: Vol.1585 Pages: 89-96

    • DOI

      10.1063/1.4866624

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  • [Journal Article] Improving the characteristic of electric double layer capacitors using oxidized carbon nanoballoon2014

    • Author(s)
      Y. Okabe, Y. Suda, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 131 Pages: 207-213

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2014.01.141

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  • [Journal Article] Improvement of carbon nanocoil purity achieved by supplying catalyst molecules from the vapor phase in chemical vapor deposition2014

    • Author(s)
      Y Suda, Y Ishii, T Miki, K Maruyama, H Tanoue, H Takikawa
    • Journal Title

      Journal of Materials Research

      Volume: 29 Issue: 18 Pages: 2179-2187

    • DOI

      10.1557/jmr.2014.247

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  • [Journal Article] Use of carbon nanocoil as a catalyst support in direct methanol fuel cell2013

    • Author(s)
      Yoshiyuki Suda, Shota Kaida, Masahiro Ozaki, Yoshiaki Shimizu, Yuta Okabe, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue and Kazuki Shimizu
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 1585 Pages: 77-88

    • DOI

      10.1063/1.4866623

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  • [Journal Article] Improved mechanical properties of bucky paper achieved via the addition of carbon nanocoils2013

    • Author(s)
      Koji Maruyama, Yoshiyuki Suda, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Kazuki Shimizu and Yoshito Umeda
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 433 Pages: 89-96

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  • [Journal Article] Supporting PtRu catalysts on various types of carbon nanomaterials for fuel cell applications2013

    • Author(s)
      Yoshiyuki Suda, Masahiro Ozaki, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Kazuki Shimizu and Hirokazu Muramoto
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Series

      Volume: 433 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1088/1742-6596/433/1/012008

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  • [Journal Article] Manufacturing of Electric Double-layer Capacitors using Carbon Nanocoils and Evaluation of their Specific Capacitance at a High Scan Rate2013

    • Author(s)
      泉 陽嵩, 須田 善行, 滝川 浩史, 田上 英人, 植 仁志, 清水 一樹
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 133 Issue: 12 Pages: 660-667

    • DOI

      10.1541/ieejfms.133.660

    • NAID

      130003382654

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
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  • [Journal Article] "Optimization of chemical vapor deposition for reducing the fiber diameter and number of graphene layers in multi-walled carbon nanocoils "2013

    • Author(s)
      S. L. Lim, Y. Suda, K. Takimoto, Y. Ishii, K. Maruyama, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu,Y. Umeda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 11S Pages: 11NL04-11NL04

    • DOI

      10.7567/jjap.52.11nl04

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  • [Journal Article] Plasma Processing for Carbon Nanomaterials2012

    • Author(s)
      須田善行, 滝川浩史, 田上英人
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 132 Issue: 6 Pages: 421-427

    • DOI

      10.1541/ieejfms.132.421

    • NAID

      10030605283

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Torsion fracture of carbon nanocoils2012

    • Author(s)
      T. Yonemura, Y. Suda, H.Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 112 Issue: 8 Pages: 84311-84314

    • DOI

      10.1063/1.4758921

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 炭素ナノ材料の新展開(解説)2012

    • Author(s)
      須田善行, 滝川浩史, 田上英人
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 88 Pages: 629-638

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  • [Presentation] 圧縮下における炭素ナノ材料の粉体電気導電率2016

    • Author(s)
      水井康平,大廣達郎,須田善行,針谷達,滝川浩史,植仁志
    • Organizer
      第50回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学、伊藤国際学術研究センター
    • Year and Date
      2016-02-19
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      大廣達郎,水井康平,須田善行,針谷達,滝川浩史,植仁志
    • Organizer
      第50回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学、伊藤国際学術研究センター
    • Year and Date
      2016-02-19
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  • [Presentation] カーボンナノ材料の電子材料応用2016

    • Author(s)
      須田善行
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      南信州CMC活用研究会
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      長野県、南信州飯田産業センター
    • Year and Date
      2016-01-27
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  • [Presentation] カーボンナノのバルーンを用いたラミネートセルとコインセルの電機二重層キャパシタの評価2015

    • Author(s)
      水谷彰孝,須田善行,針谷達,滝川浩史,植仁志
    • Organizer
      第56回電池討論会
    • Place of Presentation
      愛知県、産業労働センター
    • Year and Date
      2015-11-11
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  • [Presentation] 燃料電池触媒層に用いるカーボンナノ材料の形状の違いによる触媒活性への影響2015

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      大廣達郎,水井康平,清水慶明,佐藤貴之,須田善行,滝川 浩史,植仁志
    • Organizer
      平成27年度 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      石川県、金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-17
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  • [Presentation] 直接メタノール形燃料電池における燃料極撥水層を導入した場合の発電特性評価2015

    • Author(s)
      水井康平,清水慶明,大廣達郎,佐藤貴之,須田善行,滝川浩史,植 仁志
    • Organizer
      平成27年度 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • Place of Presentation
      石川県、金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-17
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状とグラファイト構造の異なる炭素ナノ材料の粉末抵抗測定2015

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      須田善行,水井康平,大廣達郎,清水慶明,針谷達,滝川浩史,植仁志
    • Organizer
      第49回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡県,北九州国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-07
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  • [Presentation] カーボンナノバルーンに担持した燃料電池ナノ微粒子の触媒活性評価2015

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      須田善行,大廣達郎, 水井康平,針谷達,滝川浩史,植仁志
    • Organizer
      第49回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡県,北九州国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-07
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  • [Presentation] カーボンナノコイルの合成と機械特性評価2015

    • Author(s)
      須田善行,滝川浩史
    • Organizer
      日本ばね学会春季定例講演会
    • Place of Presentation
      愛知県、ウインクあいち
    • Year and Date
      2015-06-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カーボンナノバルーンの合成と電気二重層キャパシタへの応用2015

    • Author(s)
      須田善行
    • Organizer
      プラズマ材料科学第153委員会 第119回研究会
    • Place of Presentation
      秋保温泉ホテルクレセント(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-01-30 – 2015-01-31
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of Multi-Walled carbon nanotube/nanocoil hybrid by chemical vapor deposition using Fe/Sn catalyst2014

    • Author(s)
      Y. Suda, Y. Shimizu, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda
    • Organizer
      2014 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston (U.S.A.)
    • Year and Date
      2014-11-30 – 2014-12-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of electric double layer capacitor using carbon nanoballoon2014

    • Author(s)
      Y. Suda
    • Organizer
      15th Workshop on Fine Particle Plasmas (WFPP15)
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(岐阜県・土岐市)
    • Year and Date
      2014-10-16 – 2014-10-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] カーボンナノバルーンの合成と電気二重層キャパシタへの応用2014

    • Author(s)
      須田善行
    • Organizer
      高分子同友会勉強会
    • Place of Presentation
      東京都、高分子学会会議室
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] カーボンナノ材料の熱処理と電気二重層キャパシタ電極への応用2013

    • Author(s)
      岡部雄太, 泉陽嵩, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
    • Organizer
      2013年電気化学会第80回大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2013-03-30
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状の異なる炭素担体における触媒金属の担持状態とメタノール酸化特性の評価2013

    • Author(s)
      尾崎公洋, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
    • Organizer
      2013年電気化学会第80回大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2013-03-30
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  • [Presentation] らせん状炭素繊維の合成2013

    • Author(s)
      須田善行
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(招待講演)
    • Year and Date
      2013-03-27
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  • [Presentation] カーボンナノコイルと活性炭とを混合した電気二重層キャパシタの充放電特性2013

    • Author(s)
      須田善行, 泉 陽嵩, 田上英人, 滝川浩史, 植 仁志, 清水一樹
    • Organizer
      平成25年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素ガス中アーク放電で合成した炭素微粒子の特性と応用2013

    • Author(s)
      須田善行, 尾崎公洋, 田上英人, 滝川浩史, 植仁志, 清水一樹
    • Organizer
      電気学会プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      茨城大学
    • Year and Date
      2013-03-16
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノコイル添加によるバッキーペーパーの機械的特性の向上2013

    • Author(s)
      丸山皓司, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹, 梅田良人
    • Organizer
      第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2013-03-11
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  • [Presentation] Measurement of electric resistance of a single carbon nanocoil2013

    • Author(s)
      國本隆司, 米村泰一郎, 須田善行, 田上英人, 滝川浩史, 植仁志, 清水一樹, 梅田良人
    • Organizer
      第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2013-03-11
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  • [Presentation] Improvement of chemical vapor deposition for the purity of multi-walled carbon nanocoils2013

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      Y. Suda, S. L. Lim, K. Maruyama, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu
    • Organizer
      IS Plasma 2013
    • Place of Presentation
      Nagoya Univ.
    • Year and Date
      2013-02-01
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  • [Presentation] Preparation and heat treatment of arc black and application to electric double layer capacitor2013

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      Y. Okabe, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, H. Ue, K. Shimizu
    • Organizer
      IS Plasma 2013
    • Place of Presentation
      Nagoya Univ.
    • Year and Date
      2013-02-01
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  • [Presentation] Use of carbon nanocoil as a catalyst support in direct methanol fuel cell2013

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      Y. Suda, S. Kaida, M. Ozaki, H. Takikawa, H. Tanoue, H. Ue, K. Shimizu
    • Organizer
      IS Plasma 2013
    • Place of Presentation
      Nagoya Univ.
    • Year and Date
      2013-02-01
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    • Author(s)
      Taiichiro Yonemura and Yoshiyuki Suda
    • Organizer
      ICSS 2013 (International Conference on Small Science)
    • Place of Presentation
      Las Vegas, U.S.A
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    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of helical carbon nanofibers and their energy application2013

    • Author(s)
      Hiroyuki Shima and Yoshiyuki Suda
    • Organizer
      International conference on processing & manufacturing of advanced materials (THERMEC '2013)
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Torsion Fracture of Carbon Nanocoils2013

    • Author(s)
      Taiichiro Yonemura, Yoshiyuki Suda, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Kazuki Shimizu and Yoshito Umeda
    • Organizer
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • Place of Presentation
      Doshisha Univ., Japan
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      Yuta Okabe, Yoshiyuki Suda, Hirofumi Takikawa, Hideto Tanoue, H. Ue and K. Shimizu "Electrical impedance spectroscopy of electric double layer capacitors using carbon nanoparticles: arc-black and carbon nanoballoon
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS2013)
    • Place of Presentation
      Okinawa convention center and Laguna garden hotel, Japan
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      M. Ozaki, K. Maruyama, Y. Suda, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu
    • Organizer
      Asia-Pacific Interdisciplinary Research Conference 2012(AP-IRC)
    • Place of Presentation
      Irago Sea-Park & Spa Hotel
    • Year and Date
      2012-11-15
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      泉 陽嵩, 須田 善行, 滝川 浩史, 田上 英人, 植 仁志, 清水 一樹
    • Organizer
      第53回電池討論会
    • Place of Presentation
      ヒルトン福岡シーホーク
    • Year and Date
      2012-11-14
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      岡部雄太, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植 仁志, 清水一樹
    • Organizer
      第53回電池討論会
    • Place of Presentation
      ヒルトン福岡シーホーク
    • Year and Date
      2012-11-14
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    • Organizer
      第53回電池討論会
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      ヒルトン福岡シーホーク
    • Year and Date
      2012-11-14
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    • Organizer
      日本ばね学会秋季定例講演会
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      65th Annual Gaseous Electrics Conference
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      Univ. of Texas
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      2012-10-24
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      International Conference on Electronic materials(IUMRS-ICEM2012)
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      2012-09-26
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      丸山皓司, 須田善行, 田上英人, 滝川浩史, 植仁志, 清水一樹, 梅田良人
    • Organizer
      平成24年度電気関係学会東海支部大会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学
    • Year and Date
      2012-09-24
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    • Author(s)
      尾崎公洋, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
    • Organizer
      平成24年度電気関係学会東海支部大会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学
    • Year and Date
      2012-09-24
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      泉陽嵩, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
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      平成24年度電気関係学会東海支部大会
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      豊橋技術科学大学
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      2012-09-24
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      岡部雄太, 泉陽嵩, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
    • Organizer
      平成24年度電気関係学会東海支部大会
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      豊橋技術科学大学
    • Year and Date
      2012-09-24
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      泉 陽嵩, 須田 善行, 滝川 浩史, 田上 英人, 植 仁志, 清水 一樹
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      平成24年電気学会基礎・材料・共通部門大会
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      秋田大学
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      2012-09-20
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      國本 隆司, 米村 泰一郎, 須田 善行, 田上 英人, 滝川 浩史, 植 仁志, 清水 一樹, 梅田 良人
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      第73回応用物理学会学術講演会
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      愛媛大学・松山大学
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      2012-09-11
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      岡部 雄太, 植 仁志, 清水 一樹, 須田 善行, 滝川 浩史, 田上 英人
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      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
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      東北大学
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      2012-09-07
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      尾崎公洋, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 清水一樹
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      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
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      東北大学
    • Year and Date
      2012-09-07
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      丸山 皓司, 須田 善行, 滝川 浩史, 田上 英人
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      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
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      東北大学
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      2012-09-07
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      國本 隆司, 米村 泰一郎, 須田 善行, 田上 英人, 滝川 浩史, 植 仁志, 清水 一樹, 梅田 良人
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      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
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      東北大学
    • Year and Date
      2012-09-07
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      辻賢介, 石川一平, 清原修二, 須田善行, 田口佳男, 杉山嘉也, 小俣有紀子, 倉島優一
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      日本高専学会第18回年回
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      近畿大学工業高等専門学校
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      2012-08-25
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    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2012-06-14
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      泉陽嵩, 須田善行, 滝川浩史, 田上英人, 植仁志, 青柳伸宜, 大川隆, 清水一樹
    • Organizer
      電気学会プラズマ研究会
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      豊橋技術科学大学
    • Year and Date
      2012-05-27
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  • [Book] CRC Concise Encyclopedia of Nanotechnology2015

    • Author(s)
      Yoshiyuki Suda, Hideto Tanoue, and Hirofumi Takikawa
    • Total Pages
      12
    • Publisher
      CRC Press
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    • URL

      http://www.pes.ee.tut.ac.jp/enedev/

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  • [Remarks] プラズマエネルギーシステム研究室 エネルギーデバイス研究グループ

    • URL

      http://pes.ee.tut.ac.jp/enedev/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://pes.ee.tut.ac.jp/enedev/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電気二重層キャパシタならびに電極材料およびその製造方法2014

    • Inventor(s)
      須田善行,水谷彰孝,滝川浩史
    • Industrial Property Rights Holder
      豊橋技術科学大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-247956
    • Filing Date
      2014-12-08
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Published: 2012-04-24   Modified: 2019-07-29  

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