（書評）電子とイオンの機能化学シリーズVol.2 大容量電気二重層キャパシタの最前線

監修の辞

　科学における原理・原則は不動ですが，研究開発の進展にともなって，それはより精細に解明，確立されてきています。現在，ハイテクとかファインケミカルなどと呼ばれる「近代科学技術」の展開は，広範，精細に解明された諸現象の原理・原則や，微細組織に及ぶ材料の物性研究に基づく広範で精密な基本的諸特性の整備などに裏付けされ，しかも広範囲に総合されて，初めて確固たる発展がもたらされるものと考えられます。
　このたび，「電子とイオンの機能化学」と冠題して，電気化学の理論と応用について，対象をやや細かく分割し，複数巻の発刊を企画したのも，上述の理念に基づくものです。
　すなわち，電気化学は「化学反応と電気エネルギーの関連を取り扱う科学」と定義され，基本的には物理化学の一部門と見なされてきました。しかして昨今，科学技術の高度の発展の中で，電気化学の理論的研究も進展して，平衡論的にも動力学的にも精細に解明，整備されました。一方，電子工学やエネルギー科学，精密化学などの発展が，電気化学的反応や操作の特異性を認めて，高純度，高精度を求める工業技術に応用されるにいたったのが現状といえます。
　ことにマテリアルサイエンスの分野では，「材料の製造，精製，加工」から「機能の測定，評価」にいたる，多くの工程での重要な操作，反応として電気化学が応用されています。
　本来，すべての物質の機能や特性は，分子レベルにおける内部電子，外部電子や軌道電子などと密接な関係にあります。他方，電気化学は「Electro-Chemistry」の原語が示すように，化学反応と電子（electron）の挙動との関係に注目する学問，と近年理解されるにいたって，材料の機能を取り扱うマテリアルサイエンスの分野における電気化学が，いかに重要かは論じるまでもないことでしょう。
　しかしながら，工業技術としての立場では，電気化学も一般的な単位反応，単位操作と同程度に取り扱われて，電気化学の特徴，すなわち電気化学反応では，
　1）電極電位によって反応の種類が制御され，
　2）反応速度は流れる電流の大きさで制御される，
という優れた解析性，管理性に注目されず，きわだった評価もされていない傾向にあります。そのため応用の面で電気化学的反応や操作を数理的に考察，研究するまでにいたらず，性能，効率の向上を推進するための意欲や努力を阻害する恐れもあります。
　これは要するに，物理化学として基礎理論は高度に発達し，数理的解析も可能となっている学理的な部門と，実学としての工業技術とが機能的に融合していないためでありましょう。
　そこで本企画では，応用電気化学の現場を実例としてとりあげ，そこで実施されている電気化学的操作，反応を理論的に解説し，さらに高度で適切な電気化学的操作，反応の導入が考えられる場合はこれも示唆して，技術的改善の参考にも資していただくことを期待しています。
　なお，現代の工業技術は工程の全般を通じて，技術の総合的構成によって成り立っていることを理解していただくべく，製造や加工，組立などの全工程を具体的に記述して，工業技術者が学ぶべき広範な知識と技術の概略も述べています。
　「電子とイオンの機能化学」の出版計画は叢書の形式をとり，各巻では現在注目されている課題の一つをとりあげてその巻の主題とし，その課題の工業技術において適用される電気化学的操作や反応の理論を解説し，理論の適用・展開による機能材料の開発，材料機能の活用・評価などを実業に即して記述する，というのが基本的編集方針です。
　叢書としてとりあげる課題は，当面下記の5巻を決定しました。
　第1巻　いま注目されているニッケル‐水素二次電池
　第2巻　大容量電気二重層キャパシタの科学と技術
　第3巻　表面技術と電気化学（仮称）
　第4巻リチウムイオン電池（仮称）
　第5巻　固体高分子形燃料電池（仮称）
　第6巻以降は，機能材料の製造・加工，センサ，有機電解合成，生物化学，応用電極触媒，腐食・防食，材料機能の測定・評価など，順次選定の予定です。
　本企画では11名よりなる企画委員会にて，第1巻から以後の各巻の課題を決定し，さらに各巻の編著者（1名～複数名）を選定，委嘱し，編著者によりその巻の編集委員会を編成していただき，各巻の企画，編集を一任しています。
　なお，本企画ではいずれの巻も応用電気化学の研究者，ならびに技術者を対象にしての技術書として編集していますが，電気化学を専攻しようと考えておられる学生の方々にも，よき参考書となるものと考えています。

監修者　田村　英雄

序

　電気を蓄えるキャパシタは，コンデンサとも蓄電器ともいわれており，その始まりは1746年に発明されたライデン瓶である。その後，各種のコンデンサが発明され，広い分野で利用されてきている。
　本書で取り上げているのは，電極／電解質の界面に生じる電気二重層を蓄電に利用する電気二重層キャパシタと，金属酸化物や導電性高分子の表面の酸化還元反応（疑似電気二重層容量）を利用するレドックスキャパシタである。これらは一括して電気化学キャパシタと呼ぶように奨められることもある。いずれも従来コンデンサに比べて大容量である。最近では，電気自動車用の燃料電池の始動や加速に必要な高出力を目指して，ハイブリッド化も計画している。自動車やエレベータの停止時のエネルギー回収や瞬時停電用対応電源など，種々の方面で大型化されたものも注目されはじめている。
　本書は，この電気二重層キャパシタとレドックスキャパシタについて，これまでのこの分野での成書とは少し違った視点から企画した。やさしく，しかも新しい展開のきっかけになるように，この分野での最前線の書を出版したいと考え，「電子とイオンの機能化学シリーズ」の第2巻として編集した。幸いに，それぞれの項目について最も適切な執筆者から原稿をいただき，最初の目標を達成できたのではないかと感謝している。この領域は，今後ますます注目され，急激な展開が予想されている分野であり，その発展に本書が少しでも役に立てれば幸いである。

2002年1月　　　編著者：松田　好晴
高須　芳雄
森田　昌幸