(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンエアロゲルを陽極とし、電解液中において所定の陰極との間で水の分解電圧を超える電圧を印加して電解処理を行うことにより、カーボンエアロゲルを酸化させることを特徴とするカーボン電極の製造方法。
【請求項２】
電解処理時間を、少なくとも２０分を超え、１２０分未満となるよう設定した請求項１記載のカーボン電極の製造方法。
【請求項３】
陽極とするカーボンエアロゲルが板状であり、電解液を攪拌しながら電解処理を行うようにした請求項１または２記載のカーボン電極の製造方法。
【請求項４】
カーボンエアロゲルを陽極とし、電解液中において所定の陰極との間で水の分解電圧を超える電圧を印加して電解処理を行うことにより、カーボンエアロゲルを酸化させて得られたことを特徴とするカーボン電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電脱イオン処理やキャパシタ等に利用することができるカーボン電極の製造方法およびそれによって得られたカーボン電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電脱イオン技術は、膜状電極を正極と負極交互に配置し、電極間に電圧をかけた状態で、両電極間にイオンを含む溶液を通過させ、電極表面にイオンを吸着して脱イオンを行う。一方、キャパシタは、正極と負極の間に電解質を存在させ、電極間に電圧をかけて電気二重層を形成してイオンを吸着することにより充電を行う。
【０００３】
このような静電脱イオンやキャパシタに用いる電極材としては、耐食性や導電性の観点からカーボン材が使用され、特に表面積を大きくとる目的から、比表面積が比較的大きな活性炭やカーボンエアロゲルが用いられる。
【０００４】
活性炭は、天然由来の材料や合成樹脂を原料として６００℃程度で焼成した後、空気・二酸化炭素・酸素等を微量に含んだ不活性ガス雰囲気下で１０００℃程度に加熱する賦活処理が行われることにより得られるカーボン材である。このような活性炭は１ｎｍ以下のミクロ孔が発達し、比表面積も１５００ｍ２／ｇ前後と比較的大きい。
【０００５】
一方、カーボンエアロゲルは、合成樹脂原料溶液単体もしくはカーボン繊維に含浸させた前躯体を１００℃以下の温度で硬化させ、超臨海抽出やアセトン等の有機溶媒で内包する水を置換した後に空気乾燥し、さらに不活性ガス雰囲気下で１０００℃程度に加熱分解して得られるカーボン材である。このようなカーボンエアロゲルは、数ｎｍ程度のメソ孔が発達し、比表面積は２００〜６００ｍ２／ｇ前後と活性炭よりも小さいものの、メソ孔がイオンの吸着に適しているため、高いイオン吸着能力を発揮することから、静電脱イオンやキャパシタの電極として用いられている。
【０００６】
このようなカーボンエアロゲル電極の能力を示す指標として静電容量が用いられる。静電容量を増加させるために種々の方法が開発されている。活性炭では、賦活条件の変更による比表面積の増加や親水処理等が行われている。一方、カーボンエアロゲルにおいても、賦活処理による静電容量の増大が試みられている（下記の特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２０２６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カーボンエアロゲルに賦活処理を実施すると、ミクロ孔が発達するものの、メソ孔が狭くなってイオンの移動が困難になると考えられ、高速充放電特性の低下が見られる。また、賦活処理によって濡れ性・親水性が低下するため、濡れ性改善の対策として界面活性剤等による表面改質を行う必要が生じる。このように、ガス賦活処理は、表面の官能基が失われるために親水性が低下することから薬剤処理が行われるが、薬剤処理を行うと、薬剤の離脱による親水特性の低下や、細孔内に残留した薬剤によって、キャパシタの電解液が汚染されたり、静電脱イオンの場合には処理水が汚染されてしまい、抜本的な解決にはなっていないのが実情である。また、ガスによる賦活処理では、板状の電極を賦活処理する場合、ガス雰囲気中で偏流が生じて処理ムラが起き易いうえ、処理時間も数時間以上を要して量産性に問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、親水性・濡れ性を損なわず、かつメソ孔構造を維持し、比表面積を拡大させて能力の向上を達成するカーボン電極の製造方法およびそれによって得られたカーボン電極の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のカーボン電極の製造方法は、カーボンエアロゲルを陽極とし、電解液中において所定の陰極との間で水の分解電圧を超える電圧を印加して電解処理を行うことにより、カーボンエアロゲルを酸化させることを要旨とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明のカーボン電極は、カーボンエアロゲルを陽極とし、電解液中において所定の陰極との間で水の分解電圧を超える電圧を印加して電解処理を行うことにより、カーボンエアロゲルを酸化させて得られたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
すなわち、本発明は、カーボンエアロゲルを陽極として電解処理するため、カーボンエアロゲルが陽極反応により電解酸化される。すなわち、陽極反応で陽極表面に発生した酸素は、酸素分子となる前は非常に活性な状態であり、カーボンエアロゲルを構成する炭素と活性な酸素とが反応して二酸化炭素や一酸化炭素を生成する燃焼（酸化）反応が発生し、細孔が形成されると考えられる。このように電極表面が酸化される際に、表面にミクロ孔が生成され、ミクロ孔同士やメソ孔同士が結合したり、ミクロ孔とメソ孔が結合したりして、比表面積の拡大を図ることができて静電吸着能力が向上する。このとき、濡れ性を損なうことがないので、二次処理として親水処理を必要とせず、従来のように、薬剤の離脱による親水特性の低下や、細孔内に残留した薬剤による、キャパシタの電解液の汚染、静電脱イオンの際の処理水の汚染等のトラブルが生じない。
【００１２】
本発明において、電解処理時間を、少なくとも２０分を超え、１２０分未満となるよう設定した場合には、静電吸着能力の向上効果が顕著である。
【００１３】
本発明において、陽極とするカーボンエアロゲルが板状であり、電解液を攪拌しながら電解処理を行うようにした場合には、ガスによる賦活処理に比べて処理ムラがほとんどなく、処理時間も大幅に短縮できて量産性が格段に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明を実現するための電解装置の一例を示すものである。
【００１６】
この装置は、電解槽１内に電解液が収容され、陽極２と陰極３が電解液に浸漬された状態で対面するよう配置されている。上記陽極２と陰極３は電源装置４に接続され、直流電圧が印加されるようになっている。上記電解槽１は、攪拌手段としてのマグネットスターラ５上に載置され、電解処理中に回転子６により電解液を攪拌しうるようになっている。
【００１７】
上記陽極２としてカーボンエアロゲルを使用し、上記電解液中において陰極３との間で水の分解電圧を超える電圧を印加して電解処理を行うことにより、上記カーボンエアロゲルを電解酸化する。
【００１８】
カーボンエアロゲルの製造方法としては、たとえば、溶液中でレゾルシノールとホルムアルデヒドを縮合重合させ、その溶液を超臨界条件下で乾燥することにより得られるレゾルシノール−ホルムアルデヒドエアロゲルを熱分解することで得られる方法があげられる。このようにして得られたカーボンエアロゲルは、メソポーラス構造を有し、さらに高分子材料の組成によって、微細なナノメーターサイズの孔径を制御可能である（たとえば、 Ｃａｒｂｏｎ Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．９，ｐｐ．１２５７−１２６２参照）。したがって、多孔性無機担体としてカーボンエアロゲルを用いることが好ましい。カーボンエアロゲルの孔径は、１〜１０ｎｍで制御可能である。
【００１９】
上記陰極３としては、例えばカーボン電極やチタン電極、白金電極等を用いることができるが、腐蝕の少ない材質のものであれば、金、タンタル、ニオブ、ジルコニウム等、各種の材質のものを用いることができる。
【００２０】
上記電解液としては、例えば、硝酸水溶液、硫酸水溶液、塩酸、リン酸、過塩素酸水溶液等の無機酸性水溶液を用いることができる。また、上記無機酸性水溶液以外に、ギ酸、シュウ酸、酢酸等の有機性酸性水溶液、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等の中性水溶液も用いることができる。
【００２１】
上記電解処理は、水の分解電圧を超える電圧を陽極２、陰極３間に印加して行う。これにより、全体反応としては下記の式（１）のように水が酸素と水素に分解する電解反応が進行する。
全体反応：２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２（陰極）＋Ｏ２（陽極）…（１）
【００２２】
一方、陰極反応は、下記の式（２）のように水と電子が水素と水酸イオンが生成し、陽極反応は、下記の式（３）のように水が酸素と水素イオンに分解して電子を放出する。
陰極反応：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−…（２）
陽極反応：Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−…（３）
【００２３】
図２は、陽極２としたカーボンエアロゲルが陽極反応の際に陽極酸化される様子を模式的に説明する図である。
【００２４】
陽極反応で発生する酸素は、酸素分子となる前は非常に活性な状態であり、陽極２としたカーボンエアロゲルの炭素と活性なＯまたは酸素分子が反応し、下記の式（４）〜（７）に示すように、二酸化炭素や一酸化炭素を生成する燃焼（酸化）反応が発生し、細孔が形成される。
Ｏ２＋Ｃ→ＣＯ２…（４）
２Ｏ＋Ｃ→ＣＯ２…（５）
Ｏ２＋２Ｃ→２ＣＯ…（６）
Ｏ＋Ｃ→ＣＯ…（７）
【００２５】
そして、カーボンエアロゲル表面に腐蝕により新たな細孔が形成される。また、既存のミクロ孔やメソ孔間の隔壁を腐蝕することにより結合させて孔径を増大させる。なお、ミクロ孔とは孔径１ｎｍ以下程度の細孔をいい、メソ孔とは、孔径約数ｎｍ程度の細孔をいう。
【００２６】
また、上記電解処理は少なくとも水の分解電圧を超える電圧で行われ、具体的には、少なくとも１．２３Ｖを超え、通常は１．５Ｖ〜数１０Ｖ程度で行われる。
【００２７】
また、電解処理を開始する前に、所定時間カーボンエアロゲルを酸性溶液に浸漬処理を行うことが好ましい。これにより、電解処理による静電吸着能力向上の効果がさらに助長されるからである。このとき、酸性溶液として電解処理で使用する電解液を用いることにより、浸漬処理と電解処理を連続的に行うことが可能となり、処理効率がよくなる。
【００２８】
このように、本発明は、カーボンエアロゲルを陽極２として電解処理するため、カーボンエアロゲルが陽極反応により電解酸化される。すなわち、陽極反応で陽極２表面に発生した酸素は、酸素分子となる前は非常に活性な状態であり、カーボンエアロゲルを構成する炭素と活性な酸素とが反応して二酸化炭素や一酸化炭素を生成する燃焼（酸化）反応が発生し、細孔が形成されると考えられる。このように電極表面が酸化される際に、表面にミクロ孔が生成され、ミクロ孔同士やメソ孔同士が結合したり、ミクロ孔とメソ孔が結合したりして、比表面積の拡大を図ることができて静電吸着能力が向上する。このとき、濡れ性を損なうことがないので、二次処理として親水処理を必要とせず、従来のように、薬剤の離脱による親水特性の低下や、細孔内に残留した薬剤による、キャパシタの電解液の汚染、静電脱イオンの際の処理水の汚染等のトラブルが生じない。
【００２９】
また、電解処理を開始する前に、所定時間カーボンエアロゲルを酸性溶液に浸漬処理を行うことにより、電解処理による静電吸着能力向上の効果がさらに助長される。
【００３０】
また、陽極２とするカーボンエアロゲルが板状であり、電解液を攪拌しながら電解処理を行うようにしたため、ガスによる賦活処理に比べて処理ムラがほとんどなく、処理時間も大幅に短縮できて量産性が格段に向上する。
【実施例】
【００３１】
つぎに、実施例について説明する。
【００３２】
（カーボンエアロゲル膜）
カーボンエアロゲル膜として、目付け５５０ｇ／ｍ２のＣＤＴ社製造のＲＦ膜を使用した。カーボンエアロゲル膜は、２０×１００ｍｍの寸法に切り出してサンプルとし、電解処理および浸漬処理を行う実行寸法を２０×１００ｍｍとした。
【００３３】
（電解酸化処理条件）
図１に示す装置を使用し、電解液として１ｍｏｌの硝酸水溶液を電解槽１に満たし、陽極２として上記カーボンエアロゲル（ＲＦ膜）のサンプルを、陰極３として、上記カーボンエアロゲル膜と同じ実行寸法の黒鉛電極を配置した。そして、室温において、電流密度を４１．７ｍＡ／ｃｍ２の一定に保って直流電圧を印加した。処理開始初期は電圧が低いが徐々に上昇してやがて水の分解電圧を超えた。処理中の電圧は刻々と上昇し、おおむね２．５Ｖ〜８Ｖ程度であった。
【００３４】
（浸漬処理）
浸漬する酸性水溶液として１ｍｏｌの硝酸水溶液を浸漬槽に満たし、上記カーボンエアロゲル（ＲＦ膜）のサンプルを浸漬した。浸漬後に電解酸化処理を行う場合は、上記電解槽１に満たした電解液である硝酸水溶液中に、陽極３とした状態のカーボンエアロゲル膜を浸漬し、浸漬後にそのまま電解酸化処理を開始した。
【００３５】
（サンプル作製）
下記の表１に示すサンプルを作製した。
【００３６】
第１グループ（サンプルＮｏ．１〜７）は、浸漬処理を１６時間行った後、電解酸化処理を１０分、２０分、４０分、６０分、９０分それぞれ行ったグループである。なお、Ｎｏ．１は浸漬も電解酸化も行っていない未処理サンプル、Ｎｏ．２は浸漬処理のみ行って電解酸化を行っていないサンプルである。
【００３７】
第２グループ（サンプルＮｏ．１１〜１８）は、浸漬処理を行わずに電解酸化処理だけを１０分、２０分、４０分、６０分、９０分、１２０分、１３５分それぞれ行ったグループである。なお、Ｎｏ．１１は浸漬も電解酸化も行っていない未処理サンプルである。
【００３８】
第３グループ（サンプルＮｏ．２１〜２７）は、浸漬処理だけを行って電解酸化処理を行っていないグループである。なお、Ｎｏ．２１は浸漬も電解酸化も行っていない未処理サンプルである。
【００３９】
【表１】
0004842702.tif 000002
【００４０】
（静電容量の測定）
上記のように調整した各サンプルについて、静電吸着能力を評価するため、静電容量の測定を行った。静電容量の測定は、図１に示したものと同様の装置を用いて行った。すなわち、電解層１に処理液として１ｍｏｌのＮａＣｌ水溶液を満たし、製作した各サンプルのカーボンエアロゲル電極を陽極および陰極に配置する。そして、電流密度を５ｍＡ／ｃｍ２の一定に保つよう両電極間に水の分解電圧以下の直流電圧を印加し、カーボンエアロゲル電極にイオンを吸着した。具体的には、室温において０．２Ｖでイオン吸着を開始し、吸着が進むにつれ電圧は刻々と上昇した。そして、０．４Ｖ、０．６Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖにそれぞれ達した時点での静電吸着容量（Ｆ／ｇ）を測定した。
【００４１】
なお、今回は単位重量あたりの静電容量（Ｆ／ｇ）で評価を行い、その算出は下記式（８）により行った。
Ｆ／ｇ＝（Ｃ／Ｖ）／ｇ…（８）
Ｆ：静電容量
Ｃ：クーロン量；Ｃ＝Ｔ×Ａ
Ｔ：開始時電圧Ｖ１から任意の上限電圧値Ｖ２に達するまでの時間
Ａ：電流値
Ｖ：電圧；Ｖ＝Ｖ２−Ｖ１（処理時の電圧はＶ１〜Ｖ２）
ｇ：電極の重量
【００４２】
各サンプルにおける静電容量の測定結果を下記の表２〜表７および図３〜図８に示す。
【００４３】
（第１グループの結果）
下記の表２および表３は、第１グループ（サンプルＮｏ．１〜７）における静電容量の測定結果である。第１グループは、電解液に浸漬処理を行った後、電解酸化処理を行ったサンプル３〜７、未処理サンプル１、および浸漬のみのサンプル２である。
【００４４】
下記の表２は１回目の静電吸着における静電容量の測定結果であり、表３は１回目の静電吸着の後、両電極間を短絡させて電極に吸着されたイオンの放出を行った後２回目の静電吸着を行い、２回目の静電吸着終了後に同様に電極に吸着されたイオンの放出を行った後３回目の静電吸着を行い、この２回目の静電吸着の際の静電容量と、３回目の静電吸着の際の静電容量との平均値である。
【００４５】
【表２】
0004842702.tif 000003
【００４６】
【表３】
0004842702.tif 000004
【００４７】
上記表２および表３からわかるように、電解酸化処理を行ったサンプル３〜７は、未処理のサンプル１および浸漬処理だけのサンプル２よりも静電吸着容量が増加しているのがわかる。未処理のサンプル１の静電吸着容量に対する電解酸化を行った各サンプル３〜７の静電吸着容量の比を算出した。１回目の静電吸着処理（表２）では、サンプル３（１０分電解）が１．２２、サンプル４（２０分電解）が１.４８、サンプル５（４０分電解）が１.９３、サンプル６（６０分電解）が２.５２、サンプル７（９０分電解）が２.５９であった。
【００４８】
２回目と３回目の平均（表３）では、サンプル３（１０分電解）が１．２２、サンプル４（２０分電解）が１.２２、サンプル５（４０分電解）が１.９３、サンプル６（６０分電解）が１.８７、サンプル７（９０分電解）が２.１８であった。
【００４９】
このように、電解酸化時間が長くなるほど静電吸着容量が大きくなっているのがわかる。また、１回目に比べて２回目と３回目の平均値が若干静電容量が小さくなる傾向があるが、初回の静電吸着処理の後、イオンの放出と吸着を繰り返した２回目・３回目では、放出し切れなかったイオンが残っていたためと考えられる。
【００５０】
図３および図４は、上記表２および表３の結果を、電圧範囲０．２Ｖ〜０．４Ｖ、０．２Ｖ〜０．６Ｖ、０．２Ｖ〜０．８Ｖ、０．２Ｖ〜１．０Ｖ、０．２Ｖ〜１．２Ｖごとに、電解酸化時間による静電容量の変化をプロットした図である。図３は１回目の表２をプロットしたものであり、図４は２回目と３回目の平均である表３をプロットしたものである。
【００５１】
図３および図４からわかるように、いずれの電圧範囲であっても、電解酸化時間が長くなるほど静電吸着容量が増加する傾向にあるのがわかる。特に、電解酸化時間が２０分を超えたところで静電吸着容量の増加率が高く、電解酸化時間としては、２０分を超えるように設定するのが好ましいが、３０分以上に設定することもできるし、４０分以上とすることもできる。
【００５２】
（第２グループの結果）
下記の表４および表５は、第２グループ（サンプルＮｏ．１１〜１８）における静電容量の測定結果である。第２グループは、電解液への浸漬処理を行わず、電解酸化処理のみを行ったサンプル１２〜１８、および未処理サンプル１である。
【００５３】
表４は１回目の静電吸着処理時の結果であり、表５は２回目と３回目の静電吸着処理時の結果の平均値である。
【００５４】
【表４】
0004842702.tif 000005
【００５５】
【表５】
0004842702.tif 000006
【００５６】
上記表４および表５からわかるように、電解酸化処理を行ったサンプル１２〜１６は、未処理のサンプル１１よりも静電吸着容量が増加しているのがわかる。電解時間が長いサンプル１７および１８では、かえって静電吸着容量が低下している。
【００５７】
未処理のサンプル１１の静電吸着容量に対する電解酸化を行った各サンプル１２〜１８の静電吸着容量の比を算出した。１回目の静電吸着処理（表４）では、サンプル１２（１０分電解）が１．６７、サンプル１３（２０分電解）が２.２２、サンプル１４（４０分電解）が２.０６、サンプル１５（６０分電解）が４.５８、サンプル１６（９０分電解）が３.６７、サンプル１７（１２０分電解）が０.３３、サンプル１８（１３５分電解）が０.４２であった。
【００５８】
２回目と３回目の平均（表５）では、サンプル１２（１０分電解）が１．４５、サンプル１３（２０分電解）が１.７４、サンプル１４（４０分電解）が１.８４、サンプル１５（６０分電解）が２.３２、サンプル１６（９０分電解）が３.７７、サンプル１７（１２０分電解）が０.３５、サンプル１８（１３５分電解）が０.３９であった。
【００５９】
このように、電解酸化時間が長くなるほど静電吸着容量が大きくなっているが、電解酸化時間が１２０分以上では、かえって静電吸着容量は低下しているのがわかる。したがって、電解酸化時間としては、少なくとも１２０分未満に設定するのが好ましく、１００分以下や９０分以下に設定することもできる。また、１回目に比べて２回目と３回目の平均値が若干静電容量が小さくなる傾向があるのも第１グループでの結果と同様である。
【００６０】
図５および図６は、上記表４および表５の結果を、電圧範囲０．２Ｖ〜０．４Ｖ、０．２Ｖ〜０．６Ｖ、０．２Ｖ〜０．８Ｖ、０．２Ｖ〜１．０Ｖ、０．２Ｖ〜１．２Ｖごとに、電解酸化時間による静電容量の変化をプロットした図である。図５は１回目の表４をプロットしたものであり、図６は２回目と３回目の平均である表５をプロットしたものである。
【００６１】
図５および図６からわかるように、いずれの電圧範囲であっても、１２０分未満の範囲では、電解酸化時間が長くなるほど静電容量が増加する傾向にあるのがわかる。特に、電解酸化時間が２０分を超えたところで静電吸着容量の増加率が高く、電解酸化時間としては、２０分を超えるように設定するのが好ましいが、３０分以上に設定することもできるし、４０分以上ではなお好ましい。
【００６２】
（第３グループの結果）
下記の表６および表７は、第３グループ（サンプルＮｏ．２１〜２７）における静電容量の測定結果である。第３グループは、電解液への浸漬処理のみを行い、電解酸化処理を行っていないサンプル２２〜２７、および未処理サンプル２１である。
【００６３】
表６は１回目の静電吸着処理時の結果であり、表７は２回目と３回目の静電吸着処理時の結果の平均値である。
【００６４】
【表６】
0004842702.tif 000007
【００６５】
【表７】
0004842702.tif 000008
【００６６】
表６および表７からわかるように、浸漬処理だけを行った場合でも、未処理よりは若干静電吸着容量が増加しているのがわかる。
【００６７】
未処理のサンプル２１の静電吸着容量に対する浸漬処理のみを行った各サンプル２２〜２７の静電吸着容量の比を算出した。１回目の静電吸着処理（表６）では、サンプル２２（１時間浸漬）が０．９２、サンプル２３（２時間浸漬）が１．０８、サンプル２４（５時間浸漬）が１．４７、サンプル２５（１０時間浸漬）が１．３１、サンプル２６（２０時間浸漬）が１．３１、サンプル２７（３０時間浸漬）が１．４２であった。
【００６８】
２回目と３回目の平均（表７）では、サンプル２２（１時間浸漬）が０．９０、サンプル２３（２時間浸漬）が１．１３、サンプル２４（５時間浸漬）が１．１３、サンプル２５（１０時間浸漬）が１．４５、サンプル２６（２０時間浸漬）が１．３５、サンプル２７（３０時間浸漬）が１．３５であった。
【００６９】
このように、電解酸化処理を行ったものに比べ全体に静電吸着容量の増加率は低いことがわかる。
【００７０】
図７および図８は、上記表６および表７の結果を、電圧範囲０．２Ｖ〜０．４Ｖ、０．２Ｖ〜０．６Ｖ、０．２Ｖ〜０．８Ｖ、０．２Ｖ〜１．０Ｖ、０．２Ｖ〜１．２Ｖごとに、電解酸化時間による静電容量の変化をプロットした図である。図７は１回目の表６をプロットしたものであり、図８は２回目と３回目の平均である表７をプロットしたものである。
【００７１】
図７および図８からわかるように、いずれの電圧範囲であっても、浸漬時間に対する静電容量の増加率は、電解酸化の場合に比べて小さい傾向にあるのがわかる。
【００７２】
図９は、カーボンエアロゲル電極の累積細孔容積を測定した結果を示す。第１グループのサンプル７、すなわちカーボンエアロゲル膜を酸性水溶液に１６時間浸漬したのち電解酸化処理を９０分実施したものを３つ準備して測定し、未処理のカーボンエアロゲル膜（ＲＦ膜）の測定結果と比較した。
【００７３】
図９からわかるように、電解酸化処理を行ったものは、未処理品よりも細孔径ｎｍ以下のミクロ孔も、数ｎｍのメソ孔も容積が増加する傾向にあるのがわかる。
【００７４】
以上のように、本発明は、カーボンエアロゲルを陽極として電解処理するため、カーボンエアロゲルが陽極反応により電解酸化される。すなわち、陽極反応で陽極表面に発生した酸素は、酸素分子となる前は非常に活性な状態であり、カーボンエアロゲルを構成する炭素と活性な酸素とが反応して二酸化炭素や一酸化炭素を生成する燃焼（酸化）反応が発生し、細孔が形成されると考えられる。このように電極表面が酸化される際に、表面にミクロ孔が生成され、ミクロ孔同士やメソ孔同士が結合したり、ミクロ孔とメソ孔が結合したりして、比表面積の拡大を図ることができて静電吸着能力が向上する。このとき、濡れ性を損なうことがないので、二次処理として親水処理を必要とせず、従来のように、薬剤の離脱による親水特性の低下や、細孔内に残留した薬剤による、キャパシタの電解液の汚染、静電脱イオンの際の処理水の汚染等のトラブルが生じない。
【００７５】
また、電解処理を開始する前に、所定時間カーボンエアロゲルを酸性溶液に浸漬処理を行う場合には、電解処理による静電吸着能力向上の効果がさらに助長される。
【００７６】
また、電解処理時間を、少なくとも２０分を超え、１２０分未満となるよう設定した場合には、静電吸着能力の向上効果が顕著である。
【００７７】
また、陽極とするカーボンエアロゲルが板状であり、電解液を攪拌しながら電解処理を行うようにした場合には、ガスによる賦活処理に比べて処理ムラがほとんどなく、処理時間も大幅に短縮できて量産性が格段に向上する。
【００７８】
なお、本発明のカーボンエアロゲル電極は、例えば、キャパシタの電極や静電脱イオン処理の電極等に用いることができるが、これに限定するものではなく、各種の用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のカーボン電極の製法を実施する装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のカーボン電極の製法の作用を説明する図である。
【図３】第１グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図４】第１グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図５】第２グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図６】第２グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図７】第３グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図８】第３グループの静電吸着容量測定結果を示す。
【図９】累積細孔容積の測定結果を示す。
【符号の説明】
【００８０】
１      電解槽
２      陽極
３      陰極
４      電源装置
５      マグネットスターラ
６      回転子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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