課題番号 ：S-19-NR-0010
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：フラン樹脂由来活性炭の表面構造と電気二重層キャパシタ特性の研究
Program Title (English) ：Structural Analysis of Furfural Resin-Based Active Carbon to Control Electric Double Layer Capacitor
利用者名（日本語） ：帆苅奏1), 松田直大1), 林藤壮史1), 加島初徳1), 齊藤丈靖1)
Username (English) ：K. Hokari1), N. Matsuda1), M. Rindo1), H. Kashima1), T. Saito1)
所属名（日本語） ：1) 大阪府立大学大学院 工学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Engineering, Osaka Prefecture University

１．概要（Summary ）
電気二重層キャパシタ（Electric Double Layer Capacitor, EDLC）は電極と電解質界面に生じる電気二重層を利用したコンデンサである。高出力・高い耐久性が魅力であるが、エネルギー密度が低い課題がある。エネルギー密度はEDLC容量と印加電圧の積によって算出されるが、今回はEDLC容量を増大させることによりエネルギー密度の向上を目指した。EDLC容量に影響する主な活性炭特性として、比表面積、細孔径分布、表面化学構造がある。比表面積や細孔径分布がEDLC容量に与える影響についての報告は多くなされているが、表面化学構造についての報告は少ない。本研究では熱硬化性樹脂であるフラン樹脂を前駆体に用い、賦活条件を調整し活性炭を作製し、細孔構造、表面化学構造とEDLC容量の関係を考察した。
本申請では、樹脂原料を各種条件で賦活した際の、表面化学構造をX線光電子分光(XPS)で評価した。

２．実験（Experimental）
熱硬化性樹脂であるフラン樹脂を炭化後、温度を700ºC ~ 800ºC、保持時間を0 ~ 30分と変化させ、KOH賦活で作製した活性炭に対してXPS測定を行い、得られたC1sスペクトルを解析した。

利用装置：XPS

３．結果と考察（Results and Discussion）
賦活温度を700ºC ~ 800ºC、賦活保持時間を0 ~ 30分と変えて作製した活性炭のXPSによる表面結合の割合を図1に示す。O–C=O結合の含有率は、賦活温度が高くなると低下する傾向がある。一方、賦活温度が高くなるとC=O結合の含有率は、高くなる傾向にある。また、O–C=O結合の含有率は、賦活保持時間を短くすることで高くなる傾向がある。さらに、表面化学構造とEDLC容量との関係はO–C=Oが多いほど高容量が得られた。これは、O–C=Oが酸化還元反応を起こすことで、EDLCの疑似的な容量を生み出していると考えられる。

４．その他・特記事項（Others）
担当者：岡島康雄、眞鍋

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 帆苅奏ら, ICEP2019, 平成31年4月17日
(2) 帆苅奏ら, 2019年電気化学秋季大会, 令和元年9月5日
(3) 帆苅奏ら, APCChE2019, 令和元年9月25日

６．関連特許（Patent）
なし。