| 研究課題/領域番号 |
16H04558
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
向井 紳 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70243045)
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| 研究分担者 |
荻野 勲 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60625581)
岩村 振一郎 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10706873)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 反応・分離工学 / 触媒・化学プロセス / ナノ材料 / 電気二重層キャパシター |
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| 研究実績の概要 |
本研究では独自に開発した長尺カーボンナノファイバー(CNF)の高効率製造法であるLPI法を発展させて、高機能化された、あるいは新機能が導入されたナノファイバー(NF)を効率よく製造する技術を確立し、これによって得られた機能性NF(FNF)を各種蓄電デバイスの性能向上のために活用することを目的に実施した。
最終年度である本年度は、昨年度までに確立したFNFの製造法、成型法を利用してFNFのシートやモノリスを作製し、得られた材料の電気二重層キャパシター、固体高分子型燃料電池、そしてレドックスフロー電池の各蓄電デバイスの電極や触媒担体としての性能を評価した。いずれの用途においても適用の可能性が確認できたが、中でもLPI法によって製造したSiC/Cの複合NFを塩素処理して得られたミクロ孔が導入されたCNFから作製したシートは電気二重層キャパシターの電極に適した優れた特性を有していることが分かった。SiC/C複合NFを製造する際に、Si源の割合を多くしすぎると、NF形状の試料が得られにくいため、塩素処理前のサンプルのSiCの割合を高くすることが難しい。その結果塩素処理後の表面積は一般的なカーバイド由来多孔質炭素と比較して低くなってしまい、超高表面積化した炭素繊維と比較して、低電流密度での容量はどうしても低くなってしまう。しかし内部の拡散距離が圧倒的に短いために電流密度を高くしても容量を維持することができ、高い電流密度では逆に他材料と比較して高い容量を示すことが確認できた。電気二重層キャパシターは高い電流密度での容量が重要であるため、FNFシートは他材料と比較して実用性が高いと判断できる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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