賦活処理した木材炭素化物の電気二重層キャパシター電極特性
朝倉良平*1 近藤哲男*2 森田光博*2 羽鳥浩章*3 山田能生*4
Electric Double-Layer Capacitor Characteristics of Activated Wood Charcoals
Ryohei Asakura, Tetsuo Kondo, Mitsuhiro Morita, Hiroaki Hatori, Yoshio Yamada
5種類の木材を炭素化，賦活処理して得られた多孔質炭素から電極を作製して，それらの電気二重層キャパシター (EDLC)電極特性を2種類の繊維状活性炭(ACF)のそれと比較した。木材炭素化物の比表面積はACFより小さいにも関わ らず，電気二重層容量は匹敵する数値を示した。EDLC電極特性と密接に関係している炭素化物の細孔構造は，木材 炭素化物がミクロ孔，メソ孔にかけて幅広く細孔を有するのに対し，ACFはほぼミクロ孔のみであった。両者の細孔 構造の違いが，EDLC電極特性に影響を及ぼしていると考えられる。
１ はじめに
電気二重層キャパシター(EDLC)は，電極表面と電解 質の間に形成される電気二重層に基づくエネルギー貯 蔵デバイスである。EDLCは一対の多孔質炭素電極と電 解液から構成されており，電気自動車の加速用補助電 源など期待されている。EDLCの電極に多孔質炭素が用 いられる理由は，電解質を吸脱着するための電極の表 面積が大きいからである。
一方，木材を炭素化物に変換することは，有効な利 用法の一つである。木材炭素化物は燃料，吸着材等に 利用されているが，EDLC電極は高機能用途の一つと考 えられる。
本研究では，5種類の木材を炭素化，賦活処理して得 られた多孔質炭素から電極を作製して，EDLC電極特性 を2種類の繊維状活性炭(ACF)のそれと比較した。
2 研究内容
試料には，針葉樹(アカマツ材，カラマツ材)，広葉 樹(ラワン材，アカガシ材，マングローブ材)の5種類を 用いた。これらを，窒素雰囲気下，900°C，1時間炭素 化した後，二酸化炭素雰囲気下，880°C，15分間賦活 処理した。比較試料には,2種類の比表面積の異なる繊 維状活性炭(ACF)を用いた。
EDLC電極特性の評価は，自作の三極式測定セルを作 製し，電解液には1M硫酸，走査電位幅を0.9Vとし ，一 定電流下における繰り返し充放電により行った。
EDLC電極特性と関係する細孔構造の評価は，窒素吸
着等温線から比表面積値，細孔容積などを求めた。
EDLC電極特性評価の結果，ラワン材，アカガシ材炭 素化物の電気二重層容量184, 159F/gとなり，ACFの153, 178F/gに匹敵する数値を示した。また，ラワン材，ア カガシ材の比表面積は841, 721m2/gとなり，ACFは1123, 1744 m2/gであった。また，細孔構造は，木材炭素化物 がミクロ孔(細孔径2nm以下)，メソ孔(2〜50nm)にかけ て広い細孔分布を有するのに対し，ACFはほぼミクロ孔 のみであった。
木材炭素化物の比表面積は，ACFのそれよりも小さい にも関わらず，電気二重層容量は匹敵する数値を示し た。この要因としては，両者の細孔構造の違いによる と考えられる。
3 まとめ
5種類の木材炭素化物から電極を作製し，EDLC電極特 性をACFのそれと比較した。ラワン材，アカガシ材から 作製した電極は，ACFに比べ比表面積が小さいにも関わ らず電気二重層容量は匹敵する数値を示した。両者の 細孔構造は大きく異なっており，そのことが影響して いると考えられる。
4 謝辞
この研究の一部は，福岡県産業科学・技術振興財団 RSP事業の支援を頂きました。
5 掲載論文
炭素(TANSO)，NO.215(2004)，p.231-235
*1 インテリア研究所
*2 九州大学大学院農学研究院
*3 （独）産業技術総合研究所
*4 福井大学工学部
