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2015年10月10日 震災から復旧 米沢高等工業学校本館
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【卒論】 鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度
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ID⇒#257@卒論;
要約【卒論】じずかちゃんは、2005年に、それまでの研究を鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度というテーマで卒業論文としてまとめ、山形大学を卒業した⇒#257@卒論;。
書誌情報鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度
小林 郁衣, 山形大学  物質化学工学科, 卒業論文 (2005).
学籍番号・氏名01512032 じずかちゃん
受理日2005/03/31
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シラバス卒業研究(C1-電気化学2004~)
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グループ尾形・仁科研究室(旧応用化学C1講座)
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口頭発表
 
今年度の卒業研究発表会についてご連絡致します。
鉛蓄電池について。いろいろ入ってきましたねえ。
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説明
鉛蓄電池負極サルフェーションと電池構成部材の純度 A04
山形大学工学部物質化学工学科 立花・仁科研究室 01512032 小林郁衣 
Anode Sulfation of Lead-Acid Batteries and Fineness of the Battery Structure Material 
1.緒言 鉛蓄電池は1859年にプランテによって発明されて以来、基本原理は変わっていない。そのため1950年代に鉛蓄電池研究のピークを迎えてからは、その実用状況の多さと比べてあまり研究されなくなった。しかし現在、鉛蓄電池の使用用途が時代とともに変化し、新たな研究課題が生じてきた。それが負極サルフェーションである。本研究では1950年代にはまだなかったSEMなどの最先端機器を用いて負極サルフェーションを観察し、さらに減少させる方法について検討する。
 
2.目的 サルフェーションとは鉛蓄電池の放電の際にできる硫酸鉛(PbSO4)のことで、結晶が硬質化すると充電しても硫酸イオン(SO42-)と鉛(Pb)に戻らなくなる。
正極:PbO2+SO42-+4H++2e-→PbSO+2H2O
負極:Pb+SO42-→PbSO4 +2e-
図1 鉛蓄電池内部の化学反応(放電時)
 
硫酸鉛が電極表面に付着したままだと、鉛の反応面積が減り、電池の容量が減ってしまう。そこで電池の性能向上のためにサルフェーションを減らしたい。ここでは負極サルフェーションの観察を行う前に、まず正極の腐食をみてみた。電圧を加えて腐食させた正極電極表面をデジタルハイスコープ(HIROX KH-2400)1とSEMを用いて観察した。
3.実験方法 試料極として線径φ0.5㎜で純度99.9+%の鉛線を使用した。実験は三電極式で行い、対極・参照極には試料極と同じ鉛線を用いた。電解液には一般に鉛蓄電池に用いられている4.5M H2SO4を使用した。ポテンショスタットを使って2.4Vの電圧を2時間かけて、鉛を腐食させた。(電流密度:1mA/cm2)
次に腐食させた鉛をデジタルハイスコープで観察した。同時に腐食させていない純鉛線の観察も行った。また、腐食鉛線の断面のSEM写真を撮るため、まず腐食させた鉛線をエポキシ樹脂で固めた。そして固めた腐食鉛線を紙やすり、ラッピングシートを用いて研磨し、最後にアルミナで磨いた。それから蒸着装置を用いて研磨したエポキシ樹脂+鉛線表面に白金を塗布した。その後SEM(倍率2000倍)で観察を行った。
 
4.実験結果 図2、図3に観察したSEM写真の結果を示した。
   
図2 腐食鉛のSEM  図3 図2の拡大
写真(倍率2000倍)   SEM写真

5.結論 デジタルハイスコープで腐食鉛の断面を観察した結果、倍率500倍では腐食の様子がうまく観察できなかったため、鉛の表面観察はデジタルハイスコープよりもSEMで行ったほうがよいことがわかった。
今後の課題としては高純度の鉛線、硫酸を用いたときのサルフェーションの違いをSEMを使って観察したい。
参考文献 1) D.Pavlov et al.,J.Electrochem.Soc.,142,2917(1995) 

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