| 研究概要 |
前年度は特別に作成されに実験装置を用い,電気浸透流の界面電流測定法を開発した.また得られた実験結果に拡散二重層モデルによる分析結果を考慮することにより定義に基づく界面電流を求める方法を示した.さらに電気浸透速度と界面電流の関係を理論的に定式化し,両者が正比例の関係になることを示した.今年度の研究では,はじめに理論により定式化された関係と実験結果の定量的比較を行った.このため,バルクでのイオン濃度が正確に指定できるNaCl溶液を用いた実験を行った.この場合の電気二重層内の支配イオンはNa+イオンである.その結果,理論と実験結果は極めてよく一致することが示された.これより,測定された界面電流が精度良く測定されていること,および定式化された関係が定量的に正しいことが証明された.次に,純水を用いた実験をおこなった.この場合の電気二重層内の支配イオンはH+である.純水での実験結果は理論と大きく異なった.この原因として,電気二重層内のH+イオンのイオン移動度が著しく大きいことが理論から推測された.水分子はバルクにおいても単独の分子として存在せず,いくつかの分子が水素結合によりクラスターを形成することが知られている,電気二重層内での水分子は,狭い領域内で壁垂直方向の強い電場の作用により秩序構造を形成し,壁に平行に長いクラスターを形成しているものと予想される.H+イオンは,よく知られたプロトンジャンプ機構により,このクラスターを効率よく移動する.このため,H+イオンのイオン移動度がバルクのそれに比べ著しく大きくなるものと理解される.このように,界面電流と電気浸透速度の実験から,電気二重層内の水分子の構造を推定できることが分かった.
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