名大ら，高温で動作するキャパシタを開発

名古屋大学の研究グループは，名古屋工業大学との共同研究により，乗用車など車両用の次世代蓄電デバイスとして注目されているキャパシタの高温作動化に成功した（ニュースリリース）｡従来のキャパシタでは電解質に水系もしくは有機系電解液が用いられているため，キャパシタの動作温度は必然的に電解液の沸点以下（約80℃）に制限されていた。

キャパシタは，二つの電極と電解質から構成されており，電解質のプラスイオンとマイナスイオンを対向して蓄積することで充電し，またそれらイオンを放出することで放電する蓄電デバイス。バッテリーと同様に繰り返し充放電できるが，充放電過程で化学反応を伴わないため高速充放電が可能であり，かつ電極劣化が少なく繰り返し特性に優れている。電気容量ではバッテリーが勝るものの，パワーではキャパシタが高く，また安価且つ安全でもある。

一方，車両では，ジェネレータやオルタネータ（発電機）によって，減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し再利用する低燃費技術が積極的に採用されている。そのための蓄電デバイスとして，従来はバッテリーが用いられてきたが，上記の理由により現在，キャパシタヘの代替化が強く望まれている。しかし，車両，特に乗用車ではエンジンルーム内の温度が最高で約125℃まで達するため，キャパシタの熱管理が実用化への大きな課題だった。

今回，研究グループは，キャパシタの電解質として一般に用いられている低沸点電解液を見直し，新たに水素イオン伝導性セラミックスであるピロリン酸スズ化合物に置き換えることを発案した。ピロリン酸スズ化合物は､室温から200℃の幅広い温度範囲で水素イオンが高速で伝導し，また約2Vの電圧にも耐えられる。このセラミックスを市販のポリマーと混合し，圧延することにより，綴密・柔軟なフイルム状電解質とした。電極には従来のキャパシタと同様に活性炭を使用し，充放電試験を行なったところ，150℃でも7000回の安定した繰り返し特性を示した。さらに，キヤパシタとしての性能も鉛蓄電池に匹敵するエネルギー密度10-30Whﾉkgを発揮した。

このキャパシタは，車両の減速エネルギーを効率よく電力として回収し，エアコンやオーディオなどの電装品の電源として再利用することで，特別なモータやバッテリーを用いなくとも約10%の燃費改善効果をもたらすことが期待できるという。

キャパシタの電気容量は，使用する活性炭の表面積だけでなく，酸化状態にも影響される。例えば，活性炭を希硝酸で処理することにより，その表面が部分的に酸化され，カルボニル基などが生成する。これらの官能基は，自ら酸化と還元を行なうことで電気を蓄積することが可能。今後，研究グループでは，この手法を利用し，電気容量のさらなる改善に努めていくとしている。