2007 Fiscal Year Annual Research Report
化学ベクトル法を用いたリン酸塩ガラスハイドロゲルの設計と電気化学デバイスヘの応用
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05J02523
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤松 貴文 Nagoya Institute of Technology, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | リン酸塩ガラス / 固体電解質 / 電気化学デバイス / 水和反応 / プロトン伝導 |
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| Research Abstract |
メタリン酸塩ガラス粉末と水を混合して得られるハイドロゲルは、室温付近で高いプロトン伝導性を示す。また、適度な粘性を持ち、電極との高い接着性に期待できることから、電気二重層キャパシタ(EDLC)への応用について検討してきた。評価は、サイクリックボルタンメトリー、自己放電試験、交流インピーダンス測定等を行った。これまでに、33F/g(g:活性炭重量)の実用化レベルの静電容量を得ることに成功している。さらなる性能向上のため、EDLCを積層(2層)させた。積層セルにおいても、酸化還元反応がなく、キャパシタ的な充放電が行えていることを確認した。各セルに均等に電圧が印加されていることから、さらなる積層化も容易に行えると推測される。
単セルの高容量化、耐電圧向上のため、RuO_2を電極に用いて擬似容量キャパシタの評価も行った。RuO_2はTi基板上に生成させた。RuO_2電極にプロトンが吸着することで電気分解を抑制し、耐電圧が向上したと考えられた。これにより、0-1.4Vで充放電が行えることがわかった。
ハイドロゲルを用いて水素濃淡電池を作製し、水素ガスセンシングを行った。評価は主に、起電力を利用した電位検出式を採用した。水素ガス濃度が一定である基準極に対し、検知極の水素ガス濃度を上昇させていくと、起電力は大きくなっていった。ネルンストの式から、反応電子数が1.9であったことから、ハイドロゲルのプロトンの輸率は1であることが確認できた。この成果をまとめたものは、海外雑誌に採択された。
ハイドロゲルを用いた燃料電池は、電極構造の改善を中心に行い、最大160mW/cm^2の実用レベルの出力を得ることに成功した。
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