新エネルギーシステム研究室

機能性希土類-遷移金属合金膜の創製

希土類のイオンを溶かし込んだ溶融塩を電解質に用いて、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの遷移金属を陰極にして電流を流すと、種々の希土類-遷移金属合金薄膜が得られる。また、このようにして形成させた合膜から、電気化学反応を利用して特定元素を選択的に溶出させると、膜組成とともに、膜の形態も、緻密室から多孔質まで様々に変化させうる。この手法の磁性材料、電極材料、触媒材料、マイクロリアクター等への応用展開を目指して、様々な合金膜の創製に取り組んでいる。

電気化学プロセスによる炭素皮膜の形成

炭酸リチウムなどの炭酸塩を溶かし込んだ溶融塩を電解質に用い、銅やアルミニウムを陰極として電流を流すと、陰極表面に様々な形態の炭素皮膜を形成させることができる。この皮膜の形態や構造は、電極基板の種類、通電時の電位波形や電流波形等によって様々に変化させることができる。得られる炭素皮膜の形態や構造と電解条件の間の関係をより定量的に把握する研究を進め、電気二重層キャパシターや電池、さらには触媒など、それぞれの用途に適した炭素皮膜を得るための最適条件を探索している。また、炭素と他の各種元素を組み合わせて新たな機能を発現させることを目的として、複合皮膜の電解形成にも取り組んでいる。

プラズマ誘起電解による機能性微粉末の製造

銀イオンなどの金属イオンを溶かし込んだ溶融塩の浴面から上方に2?5ミリメーター離れた位置に陰極を置き、200ボルト程度の電圧を印加すると、雰囲気ガスがプラズマ化するとともに、電子シャワーが浴面に降り注ぐようになる。このとき、浴中のイオンは電子を受け取って、超微細な銀粒子などを形成する。一旦雰囲気がプラズマ化すると、数十ボルトの電圧でも電流が継続的に流れるようになり、連続的に微粒子が生成する。この原理を用いて、種々のイオンや化学種を溶融塩中に溶かし込むことで、磁気記録媒体、光触媒、顔料、電池電極、電気化学キャパシター、触媒など、それぞれの用途に適した様々な金属や化合物の機能性微粒子を形成させている。