JP2007186823A

JP2007186823A - 炭素繊維の表面処理方法、親水性炭素繊維及び電極、並びにそれらの製造方法

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Publication number: JP2007186823A
Application number: JP2006007056A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugiyama; 秀夫杉山; Shinichi Toyosawa; 真一豊澤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】炭素繊維内部へのメッキ液の浸透性を高め、金属を均一に且つ大量に担持することが可能な炭素繊維の表面処理方法を提供する。
【解決手段】芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して生成させた炭素繊維に、アルカリ脱脂液で表面処理することを特徴とする炭素繊維の表面処理方法である。上記アルカリ脱脂液は、アミン化合物及び界面活性剤を含有することが好ましい。
【選択図】図５

Description

本発明は、炭素繊維の表面処理方法、親水性炭素繊維及び電極、並びにそれらの製造方法に関し、特に表面エネルギーが低く、親水性が高く、電気メッキにより金属を均一に且つ大量に炭素繊維表面に担持することが可能な炭素繊維の表面処理方法に関するものである。

昨今、発電効率が高く、環境への負荷が小さい電池として、燃料電池が注目を集めており、広く研究開発が行われている。該燃料電池の中でも、出力密度が高く作動温度が低い固体高分子型燃料電池は、小型化や低コスト化が他のタイプの燃料電池よりも容易なことから、電子機器用電源、電気自動車用電源、分散発電システム、家庭用のコージェネレーションシステムとして広く普及することが期待されている。

一般に固体高分子型燃料電池においては、ナフィオン（登録商標）等からなる固体高分子電解質膜を挟んで一対の電極を配置すると共に、一方の電極の表面に水素等の燃料ガスを接触させ、もう一方の電極の表面に酸素を含有する酸素含有ガスを接触させ、この時起こる電気化学反応を利用して、電極間から電気エネルギーを取り出している（非特許文献１及び２参照）。

ここで、国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット（特許文献１）には、上記固体高分子型燃料電池の電極として、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、得られたフィブリル状ポリマーを焼成して製造した炭素繊維にＰｔ等の貴金属を担持してなる電極を使用することで、固体高分子型燃料電池の電池特性が向上することが開示されている。

日本化学会編，「化学総説Ｎｏ.４９，新型電池の材料化学」，学会出版センター，２００１年，ｐ．１８０−１８２「固体高分子型燃料電池＜２００１年版＞」，技術情報協会，２００１年，ｐ．１４−１５国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット

しかしながら、本発明者らが検討を進めたところ、国際公開第２００４／０６３４３８号に記載の炭素繊維は、疎水性が高いため、メッキ液が炭素繊維内部に浸透し難く、その結果として、Ｐｔ等の貴金属を均一に且つ大量に電気メッキで担持することが難しいことが分った。

そこで、本発明の目的は、国際公開第２００４／０６３４３８号に記載の炭素繊維の親水性を高め、炭素繊維内部へのメッキ液の浸透性を高め、金属を均一且つ大量に担持することが可能な炭素繊維の表面処理方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる表面処理を施した親水性炭素繊維及び該親水性炭素繊維に金属を担持してなる電極、並びにそれらの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、得られたフィブリル状ポリマーを焼成して製造した炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理を施すことで、炭素繊維の表面エネルギーが大幅に低下し、該表面処理済の炭素繊維に対して電気メッキを施すことで、金属を均一に且つ大量に担持することが可能となり、更には、担持された金属の触媒活性が大幅に向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の炭素繊維の表面処理方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して生成させた炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理することを特徴とする。

また、本発明の親水性炭素繊維の製造方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理して、炭素繊維の表面を親水化する工程とを含むことを特徴とし、本発明の親水性炭素繊維（即ち、表面処理された炭素繊維）は、かかる方法で製造されたことを特徴とする。

更に、本発明の金属と炭素繊維とを含む電極の製造方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理する工程と、表面処理された炭素繊維に電気メッキで金属を担持する工程とを含むことを特徴とし、本発明の電極は、かかる方法で製造されたことを特徴とする。ここで、上記金属がＰｔを含むことが好ましい。

また更に、本発明の電池は、上記の電極を用いたことを特徴とする。

なお、本発明で使用するアルカリ脱脂液は、アミン化合物及び界面活性剤を含有することが好ましく、更に銅イオンを含有することがより好ましい。

本発明によれば、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して生成させた炭素繊維に、アルカリ脱脂液で表面処理することで、炭素繊維内部へのメッキ液の浸透性を高め、電気メッキによって炭素繊維上に金属を均一に且つ大量に担持することが可能となる。また、本発明によれば、担持された金属の触媒活性を向上させることも可能となる。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の炭素繊維の表面処理方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して生成させた炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理することを特徴とする。また、本発明の親水性炭素繊維の製造方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理して、炭素繊維の表面を親水化する工程とを含むことを特徴とし、本発明の親水性炭素繊維は、かかる方法で製造されたことを特徴とする。

上記炭素繊維は、微細なネットワーク構造（３次元網目構造）を有するため、電気メッキで金属を担持する場合、メッキ液が炭素繊維内部に十分に浸透せず、炭素繊維表面に金属が偏析する傾向があった。そして、炭素繊維表面に偏析したメッキ層は、厚く凝集した粒子となり易く、金属の表面積が小さくなるため、電極として使用した場合の金属の触媒活性が低かった。

これに対して、本発明に従い、上記炭素繊維をアルカリ脱脂液で表面処理することで、炭素繊維の親水性が向上して表面エネルギーが低下し（即ち、接触角測定における炭素繊維に対する水滴の接触角が小さくなり）、微細なネットワーク構造を有するにも関わらず、炭素繊維内部へのメッキ液の浸透性が著しく向上する。また、アルカリ脱脂液で表面処理することで、炭素繊維とメッキ液との界面抵抗が低下するため、同一通電量における金属の付着量が増大し、メッキ効率が向上する。その結果として、炭素繊維上に金属を均一に且つ多量に担持することが可能となる。また、金属が炭素繊維上に均一に担持されているため、担持された金属の単位質量当りの表面積が大きくなり、金属の触媒活性が向上する。

上記炭素繊維の表面処理に用いるアルカリ脱脂液は、アルカリ性化合物を含んでアルカリ性（即ち、ｐＨが7超）を呈しており、好ましくは、アミン化合物及び界面活性剤を含む。上記アルカリ脱脂液が含有するアルカリ性化合物としては、２-アミノエタノール、トリエタノールアミン、ポリアミン系樹脂等のアミン化合物の他、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等の無機アルカリ性化合物が挙げられる。なお、上記アルカリ脱脂液は、ｐＨが7.5〜13の範囲にあることが好ましい。また、上記アルカリ脱脂液は、アミン化合物の含有量が5〜20質量％であることが好ましい。

上記界面活性剤としては、高級脂肪酸のナトリウム塩やアルキルスルホン酸のナトリウム塩等のアニオン系界面活性剤、４級アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル等のノニオン系界面活性剤、アミノ酸等の両性界面活性剤が挙げられ、これらの中でも、ノニオン系界面活性剤が好ましい。なお、上記アルカリ脱脂液中の界面活性剤の含有量は、1〜10質量％の範囲が好ましい。

上記アルカリ脱脂液は、更に銅イオンを含有することが好ましい。ここで、上記アルカリ脱脂液は、銅イオンの濃度が10〜100mg/Lであることが好ましく、

本発明で使用する炭素繊維は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して得られる。フィブリル状ポリマーの原料となる芳香環を有する化合物としては、ベンゼン環を有する化合物、芳香族複素環を有する化合物を挙げることができる。ここで、ベンゼン環を有する化合物としては、アニリン及びアニリン誘導体が好まく、芳香族複素環を有する化合物としては、ピロール、チオフェン及びこれらの誘導体が好ましい。これら芳香環を有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の混合物として用いてもよい。

上記芳香環を有する化合物を酸化重合して得られるフィブリル状ポリマーは、一般に三次元連続構造を有し、直径が30nm〜数百nmであることが好ましく、40nm〜500nmであることが更に好ましく、長さが0.5μm〜100mmであることが好ましく、1μm〜10mmであることが更に好ましい。

上記酸化重合法としては、電解酸化重合法及び化学的酸化重合法等の種々の方法が利用できるが、中でも電解酸化重合法が好ましい。また、酸化重合においては、原料の芳香環を有する化合物と共に、酸を混在させることが好ましい。この点について更に詳述すると、例えば、重合原料としてアニリンを用いた場合、アニリンをＨＢＦ₄を混在させた状態で酸化重合して得られるポリアニリンは、通常下記式（Ａ）〜（Ｄ）：

に示した４種のポリアニリンが混在した状態、即ち、ベンゾノイド＝アミン状態（式Ａ）、ベンゾノイド＝アンモニウム状態（式Ｂ）、ドープ＝セミキノンラジカル状態（式Ｃ）及びキノイド＝ジイミン状態（式Ｄ）の混合状態になる。ここで、上記各状態の混合比率は特に制限されるものではないが、ドープ＝セミキノンラジカル状態（式Ｃ）を多く含んでいる方がキノイド＝ジイミン状態（式Ｄ）が大部分であるよりも最終的に得られる炭素繊維の残炭率が高くなる。従って、ドープ＝セミキノンラジカル状態（式Ｃ）を多く含むポリアニリンを得るためには、重合時に酸を混在させることが好ましい。なお、重合の際に混在させる酸としては、上記ＨＢＦ₄に限定されるものではなく、種々のものを使用することができ、ＨＢＦ₄の他、Ｈ₂ＳＯ₄、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ₄等を例示することができる。ここで、該酸の濃度は、0.1〜3mol/Lの範囲が好ましく、0.5〜2.5mol/Lの範囲が更に好ましい。

上記ドープ＝セミキノンラジカル状態（式Ｃ）の含有割合（ドーピングレベル）は適宜調節することができ、この含有割合（ドーピングレベル）を調節することにより、得られる炭素繊維の残炭率を制御することができ、ドーピングレベルを高くすることにより得られる炭素繊維の残炭率が高くなる。なお、特に限定されるものではないが、このドープ＝セミキノンラジカル状態（式Ｃ）の含有割合（ドーピングレベル）は、通常0.01〜50％の範囲とすることが好ましい。

電解酸化重合によりフィブリル状ポリマーを得る場合には、芳香環を有する化合物を含む溶液中に作用極及び対極となる一対の電極板を浸漬し、両極間に前記芳香環を有する化合物の酸化電位以上の電圧を印加するか、または該芳香環を有する化合物が重合するのに充分な電圧が確保できるような条件の電流を通電すればよく、これにより作用極上にフィブリル状ポリマーが生成する。この電解酸化重合法によるフィブリル状ポリマーの合成方法の一例を挙げると、作用極及び対極としてステンレススチール、白金、カーボン等の良導電性物質からなる板や多孔質材等を用い、これらをＨ₂ＳＯ₄、ＨＢＦ₄等の酸及び芳香環を有する化合物を含む電解溶液中に浸漬し、両極間に0.1〜1000mA/cm²、好ましくは0.2〜100mA/cm²の電流を通電して、作用極側にフィブリル状ポリマーを重合析出させる方法などが例示される。ここで、芳香環を有する化合物の電解溶液中の濃度は、0.05〜3mol/Lの範囲が好ましく、0.25〜1.5mol/Lの範囲が更に好ましい。また、電解溶液には、上記成分に加え、ｐＨを調製するために可溶性塩等を適宜添加してもよい。

上述のように、炭素繊維のドーピングレベルを調節することにより、得られる炭素繊維の残炭率を制御することができるが、ドーピングレベルの調節は、得られたフィブリル状ポリマーを何らかの方法で還元すればよく、その手法に特に制限はない。具体例としては、アンモニア水溶液又はヒドラジン水溶液などに浸漬する方法、電気化学的に還元電流を付加する方法などが挙げられる。この還元レベルによりフィブリル状ポリマーに含まれるドーパント量の制御を行うことができ、この場合、還元処理によってフィブリル状ポリマー中のドーパント量は減少する。また、重合時において酸濃度を制御することにより重合過程でドーピングレベルをある程度調節することもできるが、ドーピングレベルが大きく異なる種々のサンプルを得ることは難しく、このため上記還元法が好適に採用される。なお、このように含有割合を調節したドーパントは、後述する焼成処理後も、その焼成条件を制御することによって得られる炭素繊維中に保持され、これにより炭素繊維の残炭率が制御される。

上記のようにして作用極上に得られたフィブリル状ポリマーを、水や有機溶剤等の溶媒で洗浄し、乾燥させた後、焼成、好ましくは非酸化性雰囲気中で焼成して炭化することで、本発明で使用する３次元連続状の炭素繊維が得られる。ここで、乾燥方法としては、特に制限されるものではないが、風乾、真空乾燥の他、流動床乾燥装置、気流乾燥機、スプレードライヤー等を使用した方法を例示することができる。また、焼成条件としては、特に限定されるものではないが、温度500〜3000℃、好ましくは600〜2800℃で、0.5〜6時間とすることが好ましい。なお、非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気等を挙げることができ、場合によっては水素雰囲気とすることもできる。

上記フィブリル状ポリマーを焼成して得られる炭素繊維は、直径が30nm〜数百nmであることが好ましく、40nm〜500nmであることが更に好ましく、長さが0.5μm〜100mmであることが好ましく、1μm〜10mmであることが更に好ましい。また、該炭素繊維は、残炭率が95〜30％であることが好ましく、90〜40％であることが更に好ましい。

本発明において、上記炭素繊維に対するアルカリ脱脂液の使用量は、特に限定されるものではないが、炭素繊維1gに対して100〜500mLの範囲が好ましい。また、上記炭素繊維のアルカリ脱脂液による表面処理は、室温で行うことができ、処理温度は特に特に限定されない。なお、アルカリ脱脂液処理による炭素繊維の親水性の向上効果（表面エネルギーの低減効果）は、炭素繊維に対する水滴の接触角を測定することで評価でき、本発明の表面処理を施した炭素繊維の接触角は、50°以下であることが好ましい。

本発明の金属と炭素繊維とを含む電極の製造方法は、芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理する工程と、表面処理された炭素繊維に電気メッキで金属を担持する工程とを含むことを特徴とし、また、本発明の電極は、かかる方法で製造されたことを特徴とする。本発明の電極は、上述のように内部へのメッキ液の浸透性が高い炭素繊維に金属を電気メッキして製造されたものであるため、炭素繊維上に金属が均一且つ多量に担持されており、また、金属の触媒活性が向上している。

上記炭素繊維に担持する金属としては、電極の使用目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電極を固体高分子型燃料電池に用いる場合は、貴金属が好ましく、Ｐｔが特に好ましい。なお、電極を固体高分子型燃料電池に用いる場合、Ｐｔを単独で担持（メッキ）してもよいし、Ｒｕ等の他の金属との合金として担持してもよい。金属としてＰｔを担持することで、100℃以下の低温でも水素を高効率で酸化することができる。また、ＰｔとＲｕ等の合金を用いることで、ＣＯによるＰｔの被毒を防止して、触媒の活性低下を防止することができる。なお、金属の担持率は、炭素繊維1gに対して0.05〜5gの範囲が好ましい。また、電気メッキにおける電流密度は10〜500mA/cm²の範囲が好ましく、通電電荷量は0.1〜5Ｃの範囲が好ましい。

本発明の電極は、更に炭素繊維の支持体を有していてもよく、該支持体としては、多孔質で且つ電子伝導性を有するものが好ましく、具体的には、カーボンペーパー、カーボン布等が好ましい。なお、電解酸化重合における作用極として支持体を用い、支持体上にフィブリル状ポリマーを生成させ、更に該フィブリル状ポリマーを支持体上で焼成して、支持体上に炭素繊維を作製することで、上述の表面処理及び金属の電気メッキ処理の作業性が向上する。

本発明の電池は、上述した電極を備えることを特徴とする。ここで、本発明の電池のタイプとしては、固体高分子型燃料電池が挙げられる。上述した電極は電解質との界面抵抗が小さいため、本発明の電池は、内部抵抗が小さく、電池性能に優れる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜炭素繊維の作製＞
アニリン 0.5mol/Lと硫酸 1.0mol/Lとを含む水溶液中に、作用極としてカーボンペーパー[東レ製, 厚さ150μm]を設置し、対極としてパンチングメタル[ＳＵＳ３１６製, 厚さ0.3mm]を設置し、室温にて15mA/cm²の定電流で4分間電解酸化重合を行い（通電量3.6Ｃ）、作用極上にポリアニリンを電析させた。得られたポリアニリンを純水で十分に洗浄した後、風乾し、更に100℃のオーブンで水分を乾燥除去した。生成したポリアニリンの質量は、0.82g/cm²であった。次に、得られたポリアニリンをカーボンペーパーごと電気炉に入れ、Ａｒ減圧雰囲気下で900℃まで7℃/分の速度で昇温した後、該温度で1時間保持して焼成処理を行った。その後、電気炉の電源を切り、室温まで自然冷却した。冷却後、得られた焼成物を取り出したところ、カーボンペーパー上に黒色物質（ポリアニリンの炭化物）の存在が確認された。生成した黒色物質の質量は、0.44g/cm²であった。また、ＳＥＭで観察したところ、三次元連続状の炭素繊維がカーボンペーパー上に生成していることが確認された。

（実施例１）
上記のようにして作製した炭素繊維をカーボンペーパーごとアルカリ脱脂液［ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製, 商品名「クリーナーコンディショナー２３１」, ｐＨ＝11, 銅イオン濃度＝30mg/L, ２-アミノエタノール＝10.0〜12.5質量％, ノニオン系界面活性剤＝6.4質量％, トリエタノールアミン＝1.0〜2.5質量％, ポリアミン系樹脂＝1.0〜2.5質量％］に室温で20分間浸漬した後、３回水洗を行い、乾燥した。乾燥後の炭素繊維に水を一滴滴下し、接触角測定装置を用いて、水滴１の炭素繊維２に対する接触角θを測定した（図１参照）。その結果、接触角θが0°であることが分った。

（比較例１）
アルカリ脱脂液で処理していない炭素繊維に水を一滴滴下し、実施例１と同様にして接触角θを測定した。その結果、接触角θが122°であることが分った。

（実施例２）
0.5質量％の塩化白金酸水溶液中に、作用極として実施例１に記載のアルカリ脱脂液で処理した炭素繊維をカーボンペーパーごと設置し、対極として白金板を使用し、室温にて10mA/cm²の定電流で電気メッキを3分20秒間行って（通電量2Ｃ）、炭素繊維に白金メッキを施して、電極（電極面積：1cm²）を作製した。その結果、白金担持量が0.83mg/cm²の電極が得られた。得られた電極２本を0.5Ｍの硫酸水溶液中に浸漬して電池を組み立て、電極間に交流の微小電圧を印加して、交流インピーダンスを測定した。なお、組み立てた電池の内部インピーダンスは、図２に示す等価回路で表すことができ、図２中、Ｒ₁は溶液抵抗を、Ｒ₂は電荷移動抵抗を、Ｃは電気二重層容量を示す。また、図２中の溶液抵抗Ｒ₁及び電荷移動抵抗Ｒ₂は、図３に示すＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの模式図中のＲ₁及びＲ₂に相当する。測定により得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを図４に示す。図４から、溶液抵抗Ｒ₁が5.3Ωであり、電荷移動抵抗Ｒ₂が151.4Ωであり、電気二重層容量Ｃが6.4mＦであることが分った。

（比較例２）
アルカリ脱脂液で処理していない炭素繊維に対して実施例２と同様にして白金メッキを施して、電極（電極面積：1cm²）を作製した。その結果、白金担持量が0.48mg/cm²の電極が得られた。得られた電極を用いて、実施例２と同様に交流インピーダンスを測定した。測定により得られたＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを図４に示す。図４から、溶液抵抗Ｒ₁が4.6Ωであり、電荷移動抵抗Ｒ₂が239.6Ωであり、電気二重層容量Ｃが4.0mＦであることが分った。

（実施例３）
実施例２と同様にして作製した電極［電極面積：1cm²］に対して、ＣＶ（サイクリックボルタンメトリー）測定を行った。なお、参照電極としてはＡｇ／ＡｇＣｌ（飽和ＮａＣｌ）を用い、Ｎ₂バブリング雰囲気下、スキャン速度：100mＶ/秒でＣＶ測定を行った。２サイクル目のサイクリックボルタモグラムを図５に示す。図５から、ＣＶ強度が22.1mA/cm²であることが分り、従って、Ｐｔの担持量当りのＣＶ強度が26.5mA/mgであることが分った。

（比較例３）
比較例２と同様にして作製した電極［電極面積：1cm²］に対して、実施例３と同様にしてＣＶ（サイクリックボルタンメトリー）測定を行った。２サイクル目のサイクリックボルタモグラムを図５に示す。図５から、ＣＶ強度が10.9mA/cm²であることが分り、従って、Ｐｔの担持量当りのＣＶ強度が22.6mA/mgであることが分った。以上の結果を表１にまとめる。

表１から明らかなように、アルカリ脱脂液で親水化処理を施すことで、炭素繊維の表面エネルギーが低下し（即ち、接触角θが小さくなり）、同一通電量におけるＰｔ担持量が増大することが分る。

また、アルカリ脱脂液で処理した炭素繊維にＰｔを担持してなる電極は、未処理の炭素繊維にＰｔを担持して作製した電極に比べて、電荷移動抵抗Ｒ₂が大幅に低下しており、電極表面部のインピーダンスが大幅に小さくなっていることが分る。

更に、アルカリ脱脂液で処理した炭素繊維にＰｔを担持してなる電極は、未処理の炭素繊維にＰｔを担持して作製した電極に比べて、Ｐｔの担持量当りのＣＶ強度が向上しており、Ｐｔの触媒活性が向上していることが分る。

水滴の炭素繊維に対する接触角を示す図である。実施例２及び比較例２で組み立てた電池の内部インピーダンスの等価回路を示す。交流インピーダンスの模式図（Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロット）を示す。実施例２及び比較例２のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを示す。実施例３及び比較例３のサイクリックボルタモグラムを示す。

符号の説明

１水滴
２炭素繊維
θ 接触角
Ｒ₁ 溶液抵抗
Ｒ₂ 電荷移動抵抗
Ｃ電気二重層容量

Claims

芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーを焼成して生成させた炭素繊維に、アルカリ脱脂液で表面処理することを特徴とする炭素繊維の表面処理方法。
前記アルカリ脱脂液が、アミン化合物及び界面活性剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の表面処理方法。
前記アルカリ脱脂液が、更に銅イオンを含有することを特徴とする請求項２に記載の炭素繊維の表面処理方法。
芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理して、炭素繊維の表面を親水化する工程とを含む、親水性炭素繊維の製造方法。
請求項４に記載の方法で製造された親水性炭素繊維。
金属と炭素繊維とを含む電極の製造方法であって、
芳香環を有する化合物を酸化重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーを焼成して炭素繊維を生成させる工程と、該炭素繊維にアルカリ脱脂液で表面処理する工程と、表面処理された炭素繊維に電気メッキで金属を担持する工程とを含む、電極の製造方法。
前記金属がＰｔを含むことを特徴とする請求項６に記載の電極の製造方法。
請求項６又は７に記載の方法で製造された電極。
請求項８に記載の電極を用いた電池。