【手続補正書】
【提出日】平成21年10月7日(2009.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体高分子炭化物内でのヘテロ原子の含有率が少なくとも６原子％であることを特徴とする、導電性を有する生体高分子炭化物。
【請求項２】
生体高分子炭化物内の酸素含有率が少なくとも６原子％であることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項３】
生体高分子炭化物内の窒素および酸素含有率の合計が少なくとも８原子％であることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項４】
生体高分子炭化物の重量比容量が少なくとも１００Ｆ／ｇであることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項５】
生体高分子炭化物の体積比容量が少なくとも１００Ｆ／ｃｍ3であることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項６】
生体高分子が海藻内に含まれる生体高分子であることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項７】
海藻が、紅藻、褐海藻あるいは高寒天の海藻（寒天植物）である、請求項６に記載の生体高分子炭化物。
【請求項８】
海藻がレッソニア・ナイグレセント、メリストテカ・セネガレンシス、ハイプネア・マスシフォームを含む群の一つであることを特徴とする、請求項６に記載の生体高分子炭化物。
【請求項９】
生体高分子が、アルギン酸、アルギン酸塩、寒天、イオータカラギーナン、カッパカラギーナン、およびキチンを含む群の一つであることを特徴とする、請求項１に記載の生体高分子炭化物。
【請求項１０】
海藻炭化物内のヘテロ原子の含有率が少なくとも６原子％であることを特徴とする、導電性を有する海藻炭化物。
【請求項１１】
海藻炭化物内の酸素の含有率が少なくとも６原子％であることを特徴とする、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１２】
海藻炭化物内の窒素と酸素の含有率の合計が少なくとも８原子％であることを特徴とする、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１３】
海藻炭化物の重量比容量が少なくとも１２０Ｆ／ｇであることを特徴とする、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１４】
海藻炭化物の体積比容量が少なくとも１００Ｆ／ｃｍ3であることを特徴とする、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１５】
海藻が、紅藻、褐海藻あるいは高寒天の海藻（寒天植物）である、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１６】
海藻がレッソニア・ナイグレセント、メリストテカ・セネガレンシス、およびハイプネア・マスシフォームを含む群の一つであることを特徴とする、請求項１０に記載の海藻炭化物。
【請求項１７】
２つの電極と、それらの電極の間にセパレータによって区切られた水性又は非水の電解質を含む電気化学キャパシタであって、電極の少なくとも一つが請求項１から９までのいずれか１項に記載の生体高分子炭化物、又は請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の海藻炭化物を含有することを特徴とする電気化学キャパシタ。
【請求項１８】
両方の電極が、請求項１から９までのいずれか１項に記載の生体高分子炭化物、又は請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の海藻炭化物を含有する、請求項１７に記載の電気化学キャパシタ。
【請求項１９】
電解質が水性の電解質であり、且つ水性電解質内でキャパシタを逆に充電するための最大電圧が１Ｖであることを特徴とする、請求項１８に記載の電気化学キャパシタ。
【請求項２０】
請求項１に記載される生体高分子炭化物の製造方法において、最高８００℃の温度での不活性雰囲気中での一段炭化工程において、ヘテロ原子を含有する生体高分子前駆体の炭化を含む方法。
【請求項２１】
熱重量分析によって検出される生体高分子の熱誘起性質量損失の最高温度水準より低い温度で炭化を行う、請求項２０の方法。
【請求項２２】
炭化を５５０℃から８００℃の間で行う、請求項２０の方法。
【請求項２３】
生体高分子が海藻から抽出される生体高分子である、請求項２０の方法。
【請求項２４】
海藻が、紅藻、褐海藻あるいは高寒天の海藻（寒天植物）である、請求項２２の方法。
【請求項２５】
海藻がレッソニア・ナイグレセント、メリストテカ・セネガレンシス、およびハイプネア・マスシフォームを含む群の一つである、請求項２２の方法。
【請求項２６】
生体高分子が、アルギン酸、アルギン酸塩、イオータカラギーナン、カッパカラギーナン、およびキチンを含む群の一つである、請求項２０の方法。
【請求項２７】
請求項１０に記載の海藻炭化物の製造方法において、最高８００℃の温度での不活性雰囲気中での一段炭化プロセスにおいて、ヘテロ原子を含有する生海藻の炭化を含む方法。
【請求項２８】
熱重量分析によって検出される海藻の熱誘起性質量損失の最高温度水準より低い温度で炭化を行う、請求項２７の方法。
【請求項２９】
炭化を５５０℃から８００℃の間の温度で行う、請求項２７の製造方法。
【請求項３０】
海藻が、紅藻、褐海藻あるいは高寒天の海藻（寒天植物）である、請求項２７の方法。
【請求項３１】
海藻がレッソニア・ナイグレセント、メリストテカ・セネガレンシス、ハイプネア・マスシフォームを含む群の一つである、請求項２７の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
電気化学キャパシタとは、電極／電解質界面の電気二重層内における荷電化学種の分離によって電気エネルギーを貯蔵する素子である。そのようなキャパシタの電極は、広い電位範囲にわたって、導電性を有し、且つ電気化学的には不活性でなければならない。さらには、多数回の充電／放電サイクルの後にも、キャパシタとしての挙動が著しく劣化してはならない。容量が前記の電極／電解質界面の面積に比例するために、広い表面積を有する電極材料が望まれている。活性炭は、表面積が広く、高い導電性を有するので、電気化学キャパシタ用電極材料として最も広く用いられている。炭素とともに、活性炭はヒドロキシ、カルボニル、カルボキシル、キノン、およびエーテル基等の官能基中の化学的に結合した少量の酸素と水素を含んでいる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ＥＰ０４９０３１７号による活性炭材料は、蛋白質または蛋白質含有スラッジまたは蛋白質を含む屑材料に、炭化およびそれに続く活性化を含む処理を行うことで製造することができる。活性炭材料の製造に用いられる蛋白質および蛋白質含有スラッジまたは屑材料の例としては、イーストなどの酵母、クロレラおよび同種類のもの、バクテリアなどの微生物の蛋白質、藻類、ビールもしくは薬剤を作るための酵母発酵段階で得られる微生物の屑材料、アミノ酸発酵作業などで得られる発酵残渣、産業排水、排泄物、一般排水の処理に使われる生物活性化スラッジの残りとして得られるスラッジが挙げられている。さらには、魚、動物の肉および血液などの動物性蛋白質、マメ、たとえばダイズおよびダイズ脂肪、小麦や米の胚芽などの植物性蛋白質が使用可能である。そのような安価な出発原料の使用は、経済的に非常に優位性がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
前記の生体高分子炭化物あるいは海藻炭化物は、前記の生体高分子炭化物あるいは海藻炭化物と適した結合剤との混合物から前記混合物を集電極上でキャスティングするか、前記混合物を所望の形状に加圧成形して集電極に組み合わせることによって電極に成形することができる。しかしながら、活性炭からの電極作製と、そのような電極を含む電気化学キャパシタの組み合わせは、当技術分野で知られており、同一の技術が本発明の生体高分子炭化物と海藻炭化物に用いられる。したがって電極作製に関するさらなる詳細は必要とされない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
活性炭と比較して孔の体積が小さいので、本発明の生体高分子炭化物と海藻炭化物はより高い密度を有しており、それゆえに体積比容量が高く、より小型で高集積のエネルギー貯蔵素子を可能にする。本発明の生体高分子炭化物あるいは海藻炭化物を用いて、少なくとも１００Ｆ／ｃｍ3の体積比容量が得られた。技術水準の活性炭での体積比容量は１００Ｆ／ｃｍ3未満であり、それは活性炭の孔の体積が大きいことに起因する低密度のためである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の生体高分子炭化物あるいは海藻炭化物を含む電極を用いたキャパシタの反転充電の電池の電圧の最大値は、水性の酸性電解質中で１．０Ｖである。それに対し、市販の活性炭電極では最高電位は０．６から０．７Ｖの間しかない。高い最高電圧の結果として、本発明の生体高分子炭化物あるいは海藻炭化物に基づく電気化学キャパシタに蓄積され得るエネルギーの量は、技術水準の活性炭よりも高い。実際に、本発明の生体高分子炭化物と海藻炭化物を用いて、８Ｗｈ／ｋｇより高い重量比エネルギー密度が達成された。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明のさらなる特徴、詳細、利点、別形は、以下の図を参照して、下記の好ましい実施態様の記述内で説明される：
図１は、本発明によって炭化され得る生体高分子の典型的な前駆体の熱重量分析結果を示す
図２は、本発明による生体高分子炭化物から作製される２つの電極を有するキャパシタのサイクリックボルタモグラムを示す
好ましい実施態様
生体高分子前駆体
海藻から抽出された、酸素を多く含む複数の市販の生体高分子（アルギン酸塩、カラギーナン、表１参照）を炭化させた。アルギン酸塩は褐海藻から生成された。カラギーナンは紅藻のアルカリ抽出（および改質）から生成する多糖類の集合名である。
さらには、それらの生体高分子を多く含有する複数種の海藻を直接炭化させた。レッソニア・ナイグレセント（Ｌｅｓｓｏｎｉａ  Ｎｉｇｒｅｓｃｅｎｔｓ）はアルギン酸を多く含む海藻であり、ハイプネア・マスシフォーム（Ｈｙｐｎｅａ  Ｍｕｓｃｉｆｏｒｍｅ）とメリストテカ・セネガレンシス（Ｍｅｒｉｓｔｏｔｈｅｃａ  Ｓｅｎｅｇａｌｅｎｓｉｓ）はカラギーナンを多く含んでいる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
比較材料
比較のために、日本企業カンサイの市販の活性剤マックスソーブ（Ｍａｘｓｏｒｂ）が調査された。マックスソーブは、２５００ｍ2／ｇという高いＢＥＴ比表面積を有するミクロ細孔質で、一般に電気化学キャパシタ用として最も高性能な活性炭材料のひとつであるとみなされている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
生体高分子炭化物のいくつか（カラギーナン炭化物、カラギーナンを多く含む海藻の炭化物）では、ＢＥＴ比表面積は技術水準の活性炭の４５％より大きい範囲であった。顕著な超ミクロ細孔と合わさって、この高い比表面積は、これらの材料に他の典型的な活性炭用途に対する適性を与える。それらの用途は、ガス吸着、ガス貯蔵、ガス（たとえば空気）の分離と浄化、水の浄化の分野と関連する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
０Ｖから最高電圧１．０Ｖの間での同じキャパシタの定電流サイクリングは、ほぼ対称性の充電／放電曲線（図２の挿入図）で容量性の挙動を実証している。線形性からのわずかなずれは、疑似容量寄与の典型である。