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令和6年12月21日 (土)

界面

🖱 界面
制御と結果
バイアス電圧/V: 1
電極間距離d 1
電極面積A /cm2
電界/V/m 0
導電率 0
電流密度/A/m2 0
電流/A 0
内部抵抗/Ω 0

スライダを操作して、界面がどう変化するか確かめてみましょう。

界面の構造

03.エネルギー変換特論

接触界面

  1  接触界面
固体 液体 気体(真空)
固体 面接触(例: pn接合
線接触(三相界面)(例:正極合材、 局部電池)
点接触(三相界面 ショットキー接触 )(例:固体電解質、 炭素導電助剤粒子
固液界面 (例:サスペンジョン 表面
液体 固液界面 (例:電極と電解液 液液界面 (例:エマルション 気液界面 ( 表面
気体(真空) 表面 気液界面 ( 表面 (混合)
エネルギー変換特論 エネルギー化学 🖱 界面 機能特論 ST2023 1210 1224 0216

物質は、 様々な状態をとります。 界面や表面 は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。

電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。


反応抵抗 界面 電解質
  1 典型的な電極界面の等価回路
14.エネ特 03.エネ特 1217 1224 0216

電極界面の 電位プロファイル本田アンドレイ

溶液抵抗と電位プロファイル


- + - M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M グイ・チャップマン層 ヘルムホルツ層
  3 電気二重層( 金属 電解液 界面
03.エネ特 04.機能界面 05 07 エネルギー化学 1224

銅|銅イオン水溶液 1 )


配向分極(電気二重層)


350
電気二重層
©K.Tachibana

空間電荷層を含みます。


界面

  5
©K. Tachibana

炭素粒子の接合

  6 炭素粒子の接合
©2013 K.Tachibana * , C1 Lab.

炭素粒子の表面は、炭素ではありません。 むしろほとんど水素と言った方がいいでしょう 2 )

グラファイトを構成するグラフェン面(六角網面)は、無限に大きい平面というわけではありません。 端面(エッジ面)は、水素、水酸基、酸素などで終端されていると考えられます 3 )

グラファイト でもCNTでも六角網面では、 半金属ないし半導体の伝導性がありますが、 炭素粒子の 接合界面では、 ホッピング伝導か ツェナー降伏 * となっている可能性があります。

炭素導電助剤粒子間は、 固固接触 であり、 点接触です。


電子からみた接触(接合)の種類

  2  電子からみた接触の種類
界面 電位差 界面
オーミックコンタクト フェルミ準位が同じになるので、電位差は0 固固界面
金属|金属
銅|アルミニウム
金属|半金属 アルミニウム|グラファイト
金属|半導体 白金|酸化チタン
固液界面
金属| 電解液
白金|Fe2+,Fe3+/ aq
ショットキーコンタクト 界面電位差 (起電力 固液界面
金属| 電解液
銅|銅イオン水溶液
固固界面
金属|半導体
ゲルマニウム|タングステン (接触ダイオード * )
半導体|半導体 アルミニウム(酸化アルミニウム皮膜)|酸化マンガン(Ⅳ)、
金属| 固体電解質 金|ヨウ化銀
エネルギー化学 エネルギー化学特論 0422 1217 1224

物質物質とが 接触すると、その 界面で電気的な相互作用が起こります。

固体同士の接触では、 点接触 になります。 しかし、製膜技術を使ってpn接合などを形成することもできます。


参考文献


エネルギー化学特論
✍ 平常演習
💯 課外報告書 Web Class

QRコード
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/56307/_03/interface.asp
名称: 教育用公開ウェブサービス
URL: 🔗 https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 山形大学 学術情報基盤センター

2024年1月21日 松木健三名誉教授がご逝去されました。

名称:C1ラボラトリー
URL:🔗 https://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用
山形大学 工学部 化学・バイオ工学科 応用化学・化学工学コース
C1ラボラトリー ( 伊藤智博立花和宏 ) @ 米沢

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