| 研究課題/領域番号 |
19K05064
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
近藤 剛史 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (00385535)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | キャパシタ / ダイヤモンド / 蓄電デバイス / 電気化学キャパシタ / ナノダイヤモンド / 表面修飾 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高エネルギー密度かつ高出力密度の水系電気二重層キャパシタ（EDLC）を実現するための電極材料として、ホウ素ドープナノダイヤモンド（boron-doped nanodiamond, BDND）粉末を開発する。BDNDは、100 nm以下サイズのナノ粒子であり、高比表面積のため高容量が期待される。また、表面修飾により酸化還元活性な官能基を導入することにより、疑似容量によるさらなる高容量化を図ることができる。作製したBDNDおよび表面修飾BDNDを電極材料に用いることにより、高エネルギー密度かつ高出力密度を示す積層型セルを試作する。
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| 研究成果の概要 |
高エネルギー密度かつ高出力密度の水系電気二重層キャパシタ（EDLC）への応用に向けた導電性ホウ素ドープナノダイヤモンド（BDND）粒子を開発した。作製条件を最適化することにより、高比表面積（650 m2/g）かつ高導電率（0.5 S/cm）のBDNDを作製することができた。BDNDを電極材料、高濃度NaClO4を電解質とすることで、高エネルギー密度（10 Wh/kg）かつ高出力密度（10000 W/kg）を示す水系EDLCを試作することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
EDLCは、高速充放電が可能な蓄電デバイスであり、再生可能エネルギーにおける電力の平準化や自動車等のエネルギー回生に利用されている。本研究で開発したBDNDを用いる水系EDLCは、高出力密度を維持しながら従来のデバイスよりも高エネルギー密度を実現することができた。したがって、本研究の成果は、上記用途等におけるデバイスの高性能化あるいはデバイスのコンパクト化に寄与すると期待される。
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