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高耐久性電気二重層キャパシタに有用な活性炭の製造条件の決定

研究課題

研究課題/領域番号 21K05701
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関弘前大学

研究代表者

廣瀬 孝  弘前大学, 教育学部, 准教授 (40556982)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード活性炭
研究開始時の研究の概要

研究代表者らは,活性炭物性とキャパシタ性能との関係を明らかにするため,ガス吸着用を「追加」賦活し,4種類の斬新的な細孔分布を有する活性炭を作製,耐久性試験(85℃・4500時間)を行った。その結果,1)4種の中で2.1~8.1nm間の孔が少ない活性炭は,静電容量の低下が少なく,2)市販のキャパシタ用よりも4.3~12.1nm間の孔が多い活性炭は,内部抵抗が上昇・悪化しづらいことが分かった。
本研究は,メソ孔に立脚したりんご剪定枝活性炭によるキャパシタの耐久性を評価し,メソ孔分布と性能との関係を解明,高耐久性キャパシタ用活性炭を創製することを目的とする。

研究成果の概要

りんご剪定枝活性炭を原料として作製した活性炭を用いて電気二重層キャパシタを試作し,市販活性炭の細孔物性やキャパシタ性能と比較した。その結果,賦活時間が長くなるに従って比表面積およびミクロ孔容積,メソ孔容積は大きくなった。また分布は賦活時間が長いほど大きい細孔側にシフトし,0.7 nm の細孔は静電容量の初期値に関連していると推察された。更に耐久性試験の結果,りんご剪定枝活性炭由来活性炭は市販活性炭と同等の静電容量と内部抵抗を有する事が分かった。これより,りんご剪定枝を原料とした高耐久性キャパシタ用活性炭作製の可能性を見出すことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,長時間使用に伴う電解液の分解等に起因する静電容量の低下や内部抵抗の上昇・悪化が課題となっている電気二重層キャパシタの耐久性向上に関するものである。具体的にはメソ孔の生成を特徴とするりんご剪定枝を原料とした活性炭を用い,試作したキャパシタの耐久性試験による性能を評価,メソ孔分布等と性能との関係を解明することで,高耐久性キャパシタ用活性炭の創製を目的とした。
りんご剪定枝活性炭と市販活性炭の細孔物性とキャパシタ性能を評価した結果,耐久性と関連を有すると推測されるミクロ孔やメソ孔範囲が確認された。これよりりんご剪定枝を原料とした高耐久性キャパシタ用活性炭作製の可能性を見出すことができた。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 1975

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] りんご剪定枝活性炭から作製した電気二重層キャパシタの性能に与える賦活時間の影響2023

    • 著者名/発表者名
      中村 遼,廣瀬 孝,遠田幸生
    • 雑誌名

      日本産業技術教育学会東北支部研究論文集

      巻: 15 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 洗浄回数の異なるりんご剪定枝活性炭の細孔物性と電気二重層キャパシタ性能に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      中村 遼,柴田 涼,廣瀬 孝
    • 雑誌名

      弘前大学教育学部紀要

      巻: 131 ページ: 101-106

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 強熱残分0%と仮定したりんご剪定枝およびスギ活性炭の細孔物性比較2023

    • 著者名/発表者名
      中村 遼,廣瀬 孝
    • 雑誌名

      弘前大学教育学部紀要

      巻: 131 ページ: 107-110

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 洗浄回数の異なるりんご剪定枝活性炭を用いた電気二重層キャパシタに関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      芝田 遼,廣瀬 孝
    • 雑誌名

      弘前大学教育学部紀要

      巻: 129 ページ: 57-60

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 弘前大学教育学部紀要. Bulletin of the Faculty of Education, Hirosaki University B = B (33)1975

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 孝,芝田 遼,東 眞央,石川璃久,柴田 涼,山岸将也
    • 巻
      127
    • ページ
      -
    • DOI

      10.11501/1728038

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 異なる賦活時間で作製したりんご剪定枝活性炭を用いた電気二重層キャパシタに関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      中村 遼,廣瀬 孝
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] りんご剪定枝活性炭を用いた電気二重層キャパシタに関する研究 -洗浄回数の異なる活性炭電極について-2022

    • 著者名/発表者名
      芝田 遼,柴田 涼, 廣瀬 孝
    • 学会等名
      第 40 回日本産業技術教育学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 収率の異なるりんご剪定枝活性炭の細孔分布に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 孝
    • 学会等名
      第72回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸洗浄回数の異なるりんご剪定枝活性炭の物性2021

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 孝,芝田 遼,東 眞央,石川璃久,柴田 涼,山岸将也,松﨑正敏
    • 学会等名
      第39回日本産業技術教育学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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