2015 Fiscal Year Annual Research Report
ラテックスを利用した電気二重層キャパシタの可逆性増大手法
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25420920
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
陳 競鳶 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50311676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西海 豊彦 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10377476)
青木 幸一 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (80142264)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気二重層キャバシタ / 交流インピーダンス / ラテックス微粒子 / 静電容量の周波数依存性 / 酸化グラフェン片 / 電気二重層構造 / 水素イオン / Gouy-Chapman理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静電容量の実際の厚さが分子サイズなので、電気二重層の静電容量は電極の微視的表面積だけで決まる。電極に垂直方向へのイオン分布を考慮するGouy-Chapman理論は、電気二重層キャパシタの考え方と異なることを証明し、矛盾することを示した。Gouy-Chapman理論に代わる独自の理論として、電気二重層キャパシタへの実用に向く研究結果は：
(1) 溶媒の依存性：13種類の溶媒を用い、それぞれ、二本の平行な白金線電極間の交流インピーダンスを測定し、得られたキャパシタンス値を解析した。①二重層容量は容量に抵抗平行に含まれている。②ハライドイオンの白金電極での界面の容量は、ポテンシャルに無関係、③イオンの濃度に無関係であった。静電容量は溶媒の直径や双極子モーメントではなく、電極上に配向した双極子の長さで決まることを示している。
(2) 電気二重層構造におけるイオンの役割: スルホンラテックス懸濁液の微粒子から解離した水素イオンにより、極めて低濃度における電気二重層容量Cpの測定ができた。白金電極でのCpは、イオン分布に依らず、溶媒の双極子モーメントにより制御され、溶媒の配向により生じる。イオンの分布による静電容量のみを考慮するGouy-Chapman理論に従わず。実験結果から、内側層容量と周波数依存性を考慮する二つ成分の拡散層容量により、構成される二重層容量の等価回路を提案した。
(3) 静電容量の周波数依存性: 分散した酸化グラフェン片修飾電極を還元させ、還元した膜の静電容量が交流インピーダンス測定による見積もった。その静電容量と積層膜の厚さの関係、さらに周波数依存性を求めた。積層膜が10 nm以上になると、静電容量の周波数依存性が大きくなった。静電容量の周波数依存性の実験式を提案し、そのモデルを考察した。
(4)実験結果に基づくモデルの構築およびモデル計算と並行して行なっている。
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