| 研究課題/領域番号 |
19K05673
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
鯉沼 陸央 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (70284742)
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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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 酸化グラフェン / 酸素官能基 / イオン透過 / 電気化学キャパシタ / 単一酸素官能基 / プロトン伝導 / イオン伝導 / 燃料電池 / 酸素還元反応 / 単層ナノシート / 水の透過 / 電気二重層キャパシタ / 電池 / カーボン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々がこれまでに開発した固体型オールカーボンデバイスは、現状では低い静電容量、高い内部抵抗により、高出力を実現することができていない。この欠点解決には、電極側の還元酸化グラフェンでは、より疑似容量をもち、高い電気伝導性を有する条件の検討を行い、固体電解質側の酸化グラフェンでは、酸素官能基とプロトン伝導の関係性や添加剤の効果について、詳細に検討することが必要である。酸化グラフェン内でのプロトン伝導のメカニズムを解明し、高出力・高エネルギー密度の両方を併せ持つ小型・軽量でフレキシブルなオールカーボン電気二重層キャパシタの開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
黒鉛（グラファイト）という安価な原料を化学的に酸化することで作製できる酸化グラフェンの酸化状態を制御することに成功した。酸化状態が制御された（エポキシ基のみ）を持つ酸化グラフェンは、さまざまな酸素官能基を有する酸化グラフェンとは異なる特性を持つことが分かった。
例えば、層間内の金属イオンの透過が全く起こらないこと、熱安定性が高いこと、酸や塩基に対する耐性も高いことが分かった。これは、単一酸素官能基の場合、酸化グラフェンの構造が均一で化学反応に対して安定なためである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単一の酸素官能基（エポキシ基だけ）を持つ酸化グラフェンを作製し、その構造を決定すること、およびその酸化グラフェンのイオン透過性、熱安定性などの特性を評価することによって、炭素関連材料の分野で新たな知見を与えることができた。
この新規な酸化グラフェンは、燃料電池や電気化学キャパシタンスなどのデバイスのさらなる性能向上への材料として活用できると期待される
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