貴金属酸化物被覆電極を用いる電気二重層型大容量キャパシタの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650987
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 高須 芳雄 信州大学, 繊維学部, 教授 (50035078)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 泰 信州大学, 繊維学部, 助教授 (90219907)
• Keywords: 酸化ルテニウム / キャパシタ / 電気伝導性酸化物 / 酸化バナジウム / 希土類 / 酸化イリジウム / 酸化モリブデン / 酸化カルシウム

Research Abstract

本研究は、ラフネス・ファクターが約2000の大表面積の多孔質貴金属酸化物被覆チタン電極を作製して自動車に搭載可能な大容量キャパシタを開発することを目的としている。そのために、活性種(プロトンの吸着サイトになり得る物質)として酸化ルテニウムあるいは酸化イリジウムを主体とする貴金属と遷移金属、担体に酸化チタン、酸化バナジウム、あるいは酸化モリブデンの各薄膜、これら複合酸化物薄膜の基板に金属チタン箔を用いる新規なDSA型電極を設計し、性能を検討した。本年度の主な実績は下記の通りである。
まず、酸化ルテニウム-酸化バナジウム系電極の表面積が非常に大きいという昨年度の発見に基づき、その詳細を明確にすると共に、酸化物層の構造解析を行い、大表面積の発現機能を明確にした。すなわち、両酸化物が複合化することにより、ルテニウムのみならずバナジウムもプロトンの吸着サイトになることを明らかにした。
次に、塩化ルテニウムに希土類元素の塩化物を加え、塗布法により複合酸化物電極を作製すると、電極表面積が10倍程度大きくなるという昨年度に発見した現象の原因を検討した。これは希土類が酸化ルテニウムと複合化せず、単に酸化物の結晶化を抑制する種とした働き、電極を酸に浸すと希土類のみが溶出し、ラネ-型の多孔化酸化ルテニウムを設計出来ることが明確となった。本年土は塩化ルテニウム-酸化ランタン系に関し詳細に調べるとともに、酸化イリジウム-希土類系電極でも同様の多孔化が達成できることを発見した。
さらに、酸化ルテニウム-酸化モリブデン系、酸化ルテニウム-酸化カルシウム系電極が、酸化ルテニウム-酸化バナジウム系電極についで、共に非常に大きな表面積を有することを見出した。なお後者の電極は、アルカリ性水溶液でのみ安定に存在した。
以上の各電極についてキャパシタを構成し、その特性を評価したところ、応答性の良好なキャパシタが作製可能なことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Y.Murakami: "Effects of Rare Earth Chlorides on the Preparation of Porous Ruthenium Oxide Electrodes" J.Alloys and Compounds. 239. 111-113 (1996)
• [Publications] Y.Murakami: "Preparation of Highly Porous Iridium Oxide Electrodes by Pore Initiation with Rare Earth Ions" J.Alloys and Compounds. (印刷中).
• [Publications] Y.Takasu: "Dip-Coated Ru-V Oxide Electrodes for Electrochemical Capacitors" J.Electrochem.Soc.(印刷中).
• [Publications] Y.Takasu et al.: "Electrochemical Capacitors" F.M.Delnik and M.Tomkiewicz, 308 (1996)