| 研究概要 |
本研究では,エネルギ回生デバイスとして活性炭電気二重層キャパシタを活用したハイブリッドディーゼルカ-の発現,ひいては重車両に起因する深刻な環境汚染の大幅な低減を目指し,キャパシタの静的蓄電能力および速度特性に関し検討を行い,以下の研究成果を得た.
1.測定手法:常用法である定電流充放電試験の問題点を明らかにするとともに静的特性と動的特性を明確に分割して検討するための測定系および測定手法を確立した.
2.静的蓄電能力:種々の細孔特性・表面特性を持つ活性炭を電極として用いたキャパシタについて静的容量を実測した.窒素吸着に基づく解析から得た細孔径,表面積等を指標に総括すれば,電極活性炭の単純な比表面積の増加は静的蓄電量に対して顕著な効果は与えない一方,表面酸素官能基量は容量を有意に増加させ得ることがわかった.
3.速度過程解析:種々の活性炭及び電解質の組み合わせで過渡応答実験を行い,多孔質電極内のイオン種の泳動の速さを表現する「有効電導度」を取り入れたモデルにより実測挙動を解析しこれを得た.有効電導度は細孔径約0.7nmを境に大幅に異なることが見出された.これは移動イオン種の水和直径が0.7nm程度であることと照らし,荷電種の移動が水和水を伴った状態で生じていること,およびその移動過程に細孔の立体障害が多大に寄与していることを示唆するものであり,動的挙動に与える電極細孔特性の重要性が明らかとなった.
4.総合的視点:急速充放電を目指すならば,容量と速度の中位である細孔径0.8〜0.9nm程度で,酸素官能基を付与した電極を用いるべきである.これ以上の高賦活化が初期電流挙動の向上に与える効果は小さく,またこれより低い賦活度では容量は同程度有するもののイオン移動抵抗が急激に増加するからである.ただし,表面酸素官能基を付与した電極の耐久性については未知の部分が多く,今後の検討が望まれよう.
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