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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、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、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、空気電池カソードのインピーダンス解析、で構成されている。
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。
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。
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．
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