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時定数分布を考慮した多孔質電極の電気化学インピーダンス解析

研究課題

研究課題/領域番号 22560729
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関東京理科大学

研究代表者

板垣 昌幸  東京理科大学, 理工学部, 教授 (90266908)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2010年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード電気化学インピーダンス / 電気化学測定 / 多孔質電極 / インピーダンススペクトル / 表面・界面物性 / 先端機能デバイス / 材料加工・処理
研究概要

本研究では,電気化学インピーダンス法を多孔質電極の解析に発展させることで、電気化学キャパシター、燃料電池などのエネルギー変換デバイスの電極構造解析に貢献することを目的として実施してきた。実施した研究内容は、電気化学キャパシター多孔質電極のインピーダンス解析、有限要素法による多孔質電極の電流線分布と電気化学インピーダンスの関係、で構成されている。 電気化学デバイスへの応用では、インピーダンススペクトルの特徴を周波数領域で分離し、中間周波数域に多孔質電極に特徴的な軌跡が現れることを示した。そのスペクトル解析により、細孔サイズ、溶液物性等、多孔質電極の特性を検討した。 有限要素法による多孔質電極の電流線分布と電気化学インピーダンスの関係では、有限要素法ソフトウェアを用い、交流電位信号印加時における、孔中の電流線分布の可視化を行った。電流線分布は孔の深さ方向への一次元的な分布に加え、孔経が大きい場合および溶液比抵抗が大きい場合には三次元的な分布が生じることを明らかにした。その際に測定されるインピーダンススペクトルの特徴から、細孔の形状を推定する手法を確立した。さらに、溶液内での反応物質の拡散、および対流がインピーダンススペクトルに与える影響を検討した。 以上に述べたように,本研究の実施により,一般的な学測定法では難しい多孔質電極の電気化学解析を実現した.この手法はエネルギーデバイスのモニタリングにも応用可能で、それらの材料評価と材料開発に大きく貢献するものと考えられる.

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013 2012

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] Relation between Penetration Depth and Potential Distribution in Porous Electrode2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hoshi, T. Imai, I. Shitanda, M. Itagaki
    • 学会等名
      9th International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy
    • 発表場所
      Okinawa
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Current Distribution of Dye-Sensitized solar Cells during Impedance Measurement by FEM2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ohtaki, H. Hoshi, I. Shitanda, M. Itagaki
    • 学会等名
      9th International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy
    • 発表場所
      Okinawa
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 多孔質電極の電気化学インピーダンスに及ぼす多次元的な電位分布の影響に関する検討2012

    • 著者名/発表者名
      今井貴弘, 四反田功, 板垣昌幸
    • 学会等名
      電気化学会大79回大会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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