活性炭クロスの表面改質と電極(キャパシタ)への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650893
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 曽谷 紀之 神戸大学, 理学部, 教授 (90031335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大堺 利行 神戸大学, 理学部, 助教授 (00194118) ; 大野 隆 神戸大学, 農学部, 教授 (60169026) ; 枝 和男 神戸大学, 理学部, 助手 (00193996)
• Keywords: キャパシタ / 活性炭クロス / 赤外拡散反射法 / 細孔分布 / 表面積 / 表面官能基 / TG-MASS / GC-MASS

Research Abstract

大容量、高出力の電気二重層キャパシタを得るためには電極としての活性炭クロスが、大表面積を持つことが必要である。しかし、活性炭クロスの表面には、官能基が存在し、これらの阻害作用により、容量の低下や内部抵抗の上昇が起こる。そのためには表面官能基の少ない活性炭クロスが必要である。表面官能基として含酸素表面官能基が報告されており、その評価法として、有機化学的分析法が行なわれきた。しかし、その方法は非常に煩雑なため、精確なキャラクタリゼーションは難しい。TG-MASSは微量の化学種を検出できるため、本研究ではこれを用いて表面官能基についての詳細なキヤラクタリゼーションを行っている。また、赤外拡散反射法は表面官能基を直接調べることができるため、表面に塩基性物質を吸着させ、その相互作用から表面の改質についての情報を得る試みを行っている。活性炭の表面は細孔分布や表面積及び表面官能基によって支配されるため、表面を修飾する方法を見い出し、改質された活性炭クロスのキャパシタの性能を向上させることが不可欠である。活性炭クロスをつくる出発物質である炭化されたクロスを賦活処理することによって表面の変化を追跡した結果、約600℃で劇的な変化をすることを見い出した。特に、赤外拡散反射法による観察では顕著である。現在はTG-MASSやGC-MASS等を使用して詳しい測定を行っているところである。ボルタンメトリーによると賦活前の電気容量は非常に小さいが、賦活によって増大することがわかった。明らかに表面状態の変化による影響である。表面積の変化や細孔分布の変化ついても研究中である。