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2014 年度 実績報告書

超高表面積炭素と有機金属錯体のナノ複合化による巨大電気容量キャパシタの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25870066
研究機関愛知工業大学

研究代表者

糸井 弘行  愛知工業大学, 工学部, 講師 (40648789)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード電気二重層キャパシタ / 電気化学キャパシタ / 有機金属錯体 / ゼオライト鋳型炭素 / 多孔質炭素
研究実績の概要

ゼオライト鋳型炭素に吸着したフェロセンは熱的には安定であるにも関わらず、ゼオライト鋳型炭素に物理的に吸着させて電極を作製すると、充放電過程で容易に分解しやすいことが初年度の研究成果から明らかとなった。ゼオライト鋳型炭素は水系電解液中で容易に酸化されるため、酸化の影響を排除するために電気化学的に酸化されにくい多孔性カーボンブラックにフェロセンを吸着させて電気化学測定評価を行ったが、充放電過程における分解を確認したため、多孔質炭素担体の酸化はフェロセンの分解と関係ないことが分かった。26年度ではフェロセン誘導体である1,1'-ジブロモフェロセンやビニルフェロセンを用いて電極を作製して電気化学キャパシタ特性を評価したが、充放電過程での錯体の分解を確認した。そこでルテニウムを含むルテノセンをゼオライト鋳型炭素に吸着させて電極を作製して電気化学測定評価を検討した。その結果、0~0.4 V(vs. Ag/AgCl)の電位範囲では600 F/gという極めて大きなキャパシタ容量を示し、20 A/gの電流密度という極めて早い充放電速度で評価しても容量が400 F/g以上という優れたキャパシタ特性を示した。ルテノセンは1分子が酸化されるともう一つの未酸化のルテノセンと不均化反応を示すために可逆的な酸化還元反応を示さない。しかし本研究ではルテノセンをゼオライト鋳型炭素に物理的に吸着させて固定化しているために不均化反応が起こらず、可逆的に酸化還元反応を示すことが明らかとなった。しかしながら、電気化学的に安定なルテノセンでも電位範囲をさらに広げるとフェロセンと同様に電気化学的に分解しやすいことが分かった。一方でエネルギー密度の大きさは電位範囲の大きさの2乗に比例するため、電位範囲を広げても分解しない電気化学的に安定な錯体を見出すことがエネルギー密度を増加させるために必要であることが分かった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Experimental and Theoretical Study of Hydrogen/Deuterium Spillover on Pt-Loaded Zeolite-Templated Carbon2014

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara, Somlak Ittisanronnachai, Hiroyuki Itoi, Li-Xiang Li, Kimichi Suzuki, Umpei Nagashima, Hiroshi Ogawa, Takashi Kyotani, Masashi Ito
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 118 ページ: 9551~5995

    • DOI

      10.1021/jp5016802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of Silica Nanoparticles into Si Nanocrystals through Electrochemical Reduction2014

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara, Takashi Suzuki, Hiroyuki Itoi, Bai-Gang An, Shinichiroh Iwamura, Raul Berenguer, Takashi Kyotani
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 6 ページ: 10574~10583

    • DOI

      10.1039/c4nr01687d

    • 査読あり
  • [学会発表] 有機金属錯体との複合化による多孔質炭素の電気化学キャパシタ容量の高エネルギー密度化2014

    • 著者名/発表者名
      糸井弘行、三岡雅尚、安江有花、林真也、神谷翔太、須田啓太、大澤善美
    • 学会等名
      第41回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      大野城まどかぴあ
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-10
  • [学会発表] 多孔質炭素と有機金属錯体の複合化による電気化学的特性変化の考察2014

    • 著者名/発表者名
      三岡雅尚、林真也、神谷翔太、糸井弘行、大澤善美
    • 学会等名
      第41回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      大野城まどかぴあ
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-10

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公開日: 2016-06-01  

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