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特開2023-158958短鎖カルビン種を酸化還元触媒として放出可能な黒鉛材料及びその用途
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023158958
(43)【公開日】2023-10-31
(54)【発明の名称】短鎖カルビン種を酸化還元触媒として放出可能な黒鉛材料及びその用途
(51)【国際特許分類】
C01B 32/20 20170101AFI20231024BHJP
C01B 3/02 20060101ALI20231024BHJP
【ＦＩ】
C01B32/20
C01B3/02 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022069046
(22)【出願日】2022-04-19
(71)【出願人】
【識別番号】500055935
【氏名又は名称】佐想 光廣
(71)【出願人】
【識別番号】517217232
【氏名又は名称】クロステクノロジーラボ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091465
【弁理士】
【氏名又は名称】石井 久夫
(72)【発明者】
【氏名】佐想 光廣
【テーマコード（参考）】
4G146
【Ｆターム（参考）】
4G146AA02
4G146AB01
4G146AD24
4G146AD35
4G146BA02
4G146CB40
(57)【要約】 （修正有）
【課題】短鎖カルビン種を酸化還元触媒として放出可能な黒鉛材料の提供。
【解決手段】直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として滲出可能な天然黒鉛材料及びそれを含む水及び電解液の提供。
【選択図】図３
【解決手段】直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として滲出可能な天然黒鉛材料及びそれを含む水及び電解液の提供。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖炭化水素（炭素数３以下）を酸化還元触媒として滲出可能であることを特徴とする天然黒鉛材料。
【請求項2】
短鎖炭化水素が短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）である請求項１記載の天然黒鉛材料。
【請求項3】
短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として含む水及び電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、短鎖炭化水素、特にカルビン種（式：RC：・で表される。但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として水中に放出可能な黒鉛材料及び短鎖カルビン種を含む水及び電解液に関する。
【背景技術】
【0002】
カーボン電子同士の化学結合は３種の混成軌道の可能性を持っており、ｓｐ３の混成軌道を持ち、１つのσ結合からなる三次元構造のダイアモンド種、ｓｐ２混成軌道を持ち、１つのσ結合と１つのπ結合からなる二次元構造のグラファイト種、ｓｐ混成軌道を持ち、１つのσ結合と２つのπ結合からなる一次元構造のカルビン種、１つの準σ結合と１つの準π結合から準ｓｐ２混成軌道を形成する０次元のフラーレン種に分類することができるとされ、図３に示す三次元相関図が示される。この内、特に、フラーレンを含むカルビン種（Carbynoid又はGraphyne）は炭素原子が共役三重結合（ポリイン型異性体）又は累積二重結合（ポリクムレン型異性体）のいずれかによって連結されている固体状態の直鎖状ｓｐ混成炭素鎖が示唆されており、多くの研究者がこのカルビン種の合成に挑戦している。代表的な物理的方法としては、黒鉛にレーザー照射あるいはイオンスパッタリングして生成する方法（非特許文献１）や、代表的な化学的方法としてハロゲン化ポリビニリデンをエチル化カリウムのテトラヒドロフラン溶液中で脱ハロゲン化する方法（非特許文献２）、ポリアセチレンを予め塩素化しておき、これを脱塩酸化する方法（非特許文献３）などが提案されているものの、量産に成功していないのが現状であり（非特許文献４）、カルビンの工業的利用には程遠い。また、擬一次元炭素結晶としてカルボライトと命名された新たに創生された炭素結晶についてはその電気的物性について研究されているにすぎず（非特許文献５）、多くはその結晶構造を含め、その物性並びに用途は謎とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Y.P.Kudryavtsev and S.Evsyukov Carbon 30(1992)213-221
【非特許文献2】V.V.Korshak and Y.P.Kudryavtsev, Makromol, Chem, Rapid Commun.9 (1988)135-140
【非特許文献3】K.Akagi, M.Nishiguchi and H.Shirakawa, synth.Met.17(1987)557-562
【非特許文献4】カルビンの合成と構造：炭素TANSO１９９７[No.178]122-127
【非特許文献5】擬一次元炭素結晶カルボライトの物性（KAKEN１９９６年度研究成果報告書）代表 いわき明星大学教授 田沼静一
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明者は天然黒鉛鉱から採取した天然黒鉛は図３に示すように、Graphiteだけでなく、Carbynoid及びGraphyne構造を含み、ポリイン（α-carbyne）及びクムレン(β-carbyne)炭素構造を有し、炭素間の一次元炭素構造は解離しやすい形態で炭素間結合が存在するためか水中に浸漬又は熱湯で煮沸するだけで、多くの炭化水素が水中に滲出していることがクロマトグラフィ分析によって確認された。そこで、その炭化水素の構造を決定すべく、その黒鉛片を昇温イオン脱離法（TOF－ESD：飛行時間型電子励起イオン離脱法）で検査すると、酸素、水素、炭酸ガスの他に短鎖カルビン種を含む各種炭化水素イオンが脱離することを確認された。この短鎖カルビンはカルビン構造の末端が三不対電子構造を有して活性であるため、特に炭素鎖が短い（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）とその反応性は非常に高いと予測され（非特許文献４）、水と反応して水素を放出する触媒機能を有することを発見した。しかもこの黒鉛材料に金属電極を対向又は接触させると、金属電極のイオン化を介して水分解を促進する機能を有することを発見した。これらの現象は水溶液中に存在する短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）の水中での酸化還元触媒作用であると思われる。
【0005】
そこで、本発明は、水又は電解液に浸漬することにより短鎖炭化水素（炭素数３以下）、特に短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として放出可能な天然黒鉛材料を提供することを第１の課題とする。そして、短鎖カルビン種を含む水の用途を研究し、太陽光エネルギーや外部電力を使うことなく、短鎖カルビン種の酸化還元触媒機能を利用できる、飲料水または電解水の用途を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖炭化水素（炭素数３以下）特に短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として滲出可能な天然黒鉛を提供するものである。
【発明の効果】
【0007】
天然黒鉛は、直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有するため、それらが断裂すると、短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）が、カルビンイオンRC：・として水又は電解液中に滲出される。これらは、水中で高い反応性を示し、酸化還元反応を触媒することは驚くべきことである。即ち、カルビンイオンRC：・は、水中で互いにカップリングする。又は水分子あるいは金属イオンと結合し、錯体を形成し、あるいは再分離するものと思われる。そのため、短鎖カルビン種が水中でカルビンイオンRC：・を生成し、酸化還元反応を促進するため、水分解を触媒することができると思われる。
【0008】
したがって、短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を含むと、水又は電解液中で酸化還元触媒機能を有するため、本発明は、電気化学反応を促進する媒体として、短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として含む水又は電解液を提供するものでもある。
【0009】
すなわち、短鎖カルビン種を含む水はカルビンイオンRC：・がその高い酸化還元触媒能をもって体内の活性酸素を捕捉することができる。体内活性酸素を捕捉して還元するといわれる水素イオン水がこの種飲料水として貴重となっているが、短鎖カルビン種が水素イオンより水中に長時間存在でき、体内での活性酸素捕捉効果が水素イオンより極めて大きくなることは驚くべきことである。また、短鎖カルビン種は電解液中に含まれると、その高い酸化還元触媒能によって、電気化学反応を促進する結果を招来する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】短鎖カルビン種を含む天然黒鉛材料をビーカー内の水中に浸漬することによって水を分解している状態を示す写真である。
【図2】短鎖カルビン種を含む天然黒鉛材料と典型金属であるアルミニウム板をビーカー内の水中に浸漬することによって水を分解している状態を示す写真である。
【図3】炭素構成の相関関係を示す分類図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより、炭化水素、特に短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として滲出可能な天然黒鉛を提供するものである。また、本発明は直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有し、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を酸化還元触媒として含む水又は電解液を提供するものである。
【0012】
本発明にかかる短鎖カルビン種が滲出可能な水としては純水又は電解質を添加した電解水が使用できる。電解質の添加量はその用途に応じて調整することできる。飲料水としてその他の栄養素を、または各種無機成分並びに有機成分を含むことができる。
【0013】
短鎖カルビン種の存在
短鎖カルビン種は、直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を検索することにより確認できる。炭素二重結合又は三重結合は、昇温イオン脱離法（TOF－ESD：飛行時間型電子励起イオン離脱法）では、短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）の最小ｎ＝１のＣＨ３C：・のエチリジンの放出を確認している。また、通常、炭素三重結合は赤外分光法においてＣ≡Ｃ伸縮の２２６０～２１００ｃｍ－１、≡Ｃ－Ｈ伸縮の３３４０～３２７０ｃｍ－１或いは≡Ｃ－Ｈ変角の７００～６００ｃｍ－１の吸収スペクトルに特有とされる一方、化学的にはアセチリドの検出を用いることが挙げられる。
短鎖カルビン種は、直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を検索することにより確認できる。炭素二重結合又は三重結合は、昇温イオン脱離法（TOF－ESD：飛行時間型電子励起イオン離脱法）では、短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）の最小ｎ＝１のＣＨ３C：・のエチリジンの放出を確認している。また、通常、炭素三重結合は赤外分光法においてＣ≡Ｃ伸縮の２２６０～２１００ｃｍ－１、≡Ｃ－Ｈ伸縮の３３４０～３２７０ｃｍ－１或いは≡Ｃ－Ｈ変角の７００～６００ｃｍ－１の吸収スペクトルに特有とされる一方、化学的にはアセチリドの検出を用いることが挙げられる。
【0014】
水中での変化
また、カルビンイオンは水中で互いにカップリングするｎ＝２以上のプロピリジンを含む短鎖カルビンを形成し、また、水中の金属イオンと結合し、カルビン金属錯体を形成するものと思われる。そして、中間体RＣＯ+やRＣＭｅ+は金属イオンとの形成により電子を受けて還元され、中間体を介してカルビンに還元され、金属がイオンとして消失するまでこの反応が繰り返される結果、図１に示されるように、水中への浸漬により水を分解する酸化還元反応を促進すると思われる。
また、カルビンイオンは水中で互いにカップリングするｎ＝２以上のプロピリジンを含む短鎖カルビンを形成し、また、水中の金属イオンと結合し、カルビン金属錯体を形成するものと思われる。そして、中間体RＣＯ+やRＣＭｅ+は金属イオンとの形成により電子を受けて還元され、中間体を介してカルビンに還元され、金属がイオンとして消失するまでこの反応が繰り返される結果、図１に示されるように、水中への浸漬により水を分解する酸化還元反応を促進すると思われる。
【0015】
本発明の天然黒鉛材料には、天然黒鉛鉱から採取した黒鉛から調製した黒鉛シートであってもよい。直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を残すものがあると思われ、水又は電解液中に浸漬することにより短鎖カルビン種（RC：・、但しRはCｎＨ２ｎ－１を示し、ｎは３以下の整数、：・は三不対電子を示す）を滲出可能であるからである。
【0016】
天然黒鉛鉱からの黒鉛材料の製造
工業的に、天然黒鉛粉末を１００℃の濃硫酸（９５～９８％）９０％と濃硝酸（比重１．３３）１０％の混酸溶液中に浸漬、反応させ、硫酸―黒鉛層間化合物（H2SO4-GIC（Graphite Intercalation Compounds））を製造し、その後水洗、乾燥、急速加熱を経て製品化する液相反応法が用いられる。その他、加熱処理時に発生する蒸気中に含まれる重金属を少なくする過酸化水素を用いる方法、ギ酸を用い、黒鉛粉末をギ酸水溶液中で電解酸化し、ギ酸黒鉛層間化合物（HCOOH-GIC）とする電気化学法が知られる。直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有する限り、本発明の黒鉛材料として利用することもできる。酸化黒鉛は、急速加熱処理することによって黒鉛層間の広がった膨張黒鉛を生成することができ、これらも本発明の黒鉛材料として使用することもできる。膨張黒鉛粉末はホッパーから振動型ベルトで予圧ロールに供給して板状型に予備成形した後、脱気及び精製のための加熱処理工程を経て、ロール成型工程にてシート状に成形されて製造される。
工業的に、天然黒鉛粉末を１００℃の濃硫酸（９５～９８％）９０％と濃硝酸（比重１．３３）１０％の混酸溶液中に浸漬、反応させ、硫酸―黒鉛層間化合物（H2SO4-GIC（Graphite Intercalation Compounds））を製造し、その後水洗、乾燥、急速加熱を経て製品化する液相反応法が用いられる。その他、加熱処理時に発生する蒸気中に含まれる重金属を少なくする過酸化水素を用いる方法、ギ酸を用い、黒鉛粉末をギ酸水溶液中で電解酸化し、ギ酸黒鉛層間化合物（HCOOH-GIC）とする電気化学法が知られる。直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造を有する限り、本発明の黒鉛材料として利用することもできる。酸化黒鉛は、急速加熱処理することによって黒鉛層間の広がった膨張黒鉛を生成することができ、これらも本発明の黒鉛材料として使用することもできる。膨張黒鉛粉末はホッパーから振動型ベルトで予圧ロールに供給して板状型に予備成形した後、脱気及び精製のための加熱処理工程を経て、ロール成型工程にてシート状に成形されて製造される。
【0017】
天然黒鉛から製造される黒鉛シートは、イオン挿入容量を大きくすることができ、本発明の黒鉛材料として、使用することができる。他方、木炭塊、ナノカーボンをバインダーで結着したカーボン材、カーボン繊維シート、これらカーボン材は焼成して膨張化しても短鎖カルビン種の滲出は見られていない。したがって、天然黒鉛は、地殻変動によって短鎖カルビン種を滲出した水が直鎖状ｓｐ混成炭素鎖を形成するＣ≡Ｃのポリイン（α-carbyne）構造及び/又はＣ＝Ｃのクムレン(β-carbyne)構造が石墨中に形成されるものと思われる。
【0018】
（天然黒鉛シートのイオンの質量分析）
（飛行時間型電子励起イオン脱離法：TOF－ESD法）により天然黒鉛から放出される電子励起イオンの、質量分析を行なうことができる。この装置は、水素顕微鏡はScanning type Electron-Stimulated Desorption Ion Microscope （SESDIK）といわれ、１００～５００ｅＶの低速の電子をパルスで試料を照射すると、固体表面に吸着している水素や酸素その他の吸着種がイオン化されて真空中に飛び出してくる。これらを検出、増幅して信号とする。電子ビームはパルスとして照射するのでイオンの検出には飛行時間法（ＴＯＦ）により、飛行時間の計算式を用いて計算する方法である。この信号をＴＯＦスペクトルとして表示すると局所場に応じた質量分析ができることになり、水素、酸素その他の吸着種のイオンの2次元分布を得ることができる。単に水素や酸素が検出できるだけでなく、結合や吸着状態の違いが脱離の運動エネルギーに投影して吸着対象を選別して検出し、化学的な質量分析ができる。天然黒鉛から溶液中への滲出物質を液体クロマトグラフで確認すると大量の炭化水素が確認された。そこで、上記天然黒鉛の切片を切り出し、固体の表面にパルス電子を照射して脱離するプロトンを検出する方法（電子励起イオン脱離、ＴＯＦ－ＥＳＤ）を用いて分析すると、水素、酸素、一酸化炭素の他、分子量２７のエチリジン（ＣＨ3Ｃ・）及び分子量２８のエチレン（Ｃ2Ｈ4）を検出した。
（飛行時間型電子励起イオン脱離法：TOF－ESD法）により天然黒鉛から放出される電子励起イオンの、質量分析を行なうことができる。この装置は、水素顕微鏡はScanning type Electron-Stimulated Desorption Ion Microscope （SESDIK）といわれ、１００～５００ｅＶの低速の電子をパルスで試料を照射すると、固体表面に吸着している水素や酸素その他の吸着種がイオン化されて真空中に飛び出してくる。これらを検出、増幅して信号とする。電子ビームはパルスとして照射するのでイオンの検出には飛行時間法（ＴＯＦ）により、飛行時間の計算式を用いて計算する方法である。この信号をＴＯＦスペクトルとして表示すると局所場に応じた質量分析ができることになり、水素、酸素その他の吸着種のイオンの2次元分布を得ることができる。単に水素や酸素が検出できるだけでなく、結合や吸着状態の違いが脱離の運動エネルギーに投影して吸着対象を選別して検出し、化学的な質量分析ができる。天然黒鉛から溶液中への滲出物質を液体クロマトグラフで確認すると大量の炭化水素が確認された。そこで、上記天然黒鉛の切片を切り出し、固体の表面にパルス電子を照射して脱離するプロトンを検出する方法（電子励起イオン脱離、ＴＯＦ－ＥＳＤ）を用いて分析すると、水素、酸素、一酸化炭素の他、分子量２７のエチリジン（ＣＨ3Ｃ・）及び分子量２８のエチレン（Ｃ2Ｈ4）を検出した。
【0019】
短鎖カルビンを含む黒鉛電極による水分解
天然黒鉛鉱から得られる天然黒鉛を酸処理した黒鉛原料を膨化処理後圧延して形成した１～２ｍｍ厚の多孔質黒鉛シート１００ｍｍ×１００ｍｍを１ｃｍ厚みに火炎膨張させ、これを酸化還元触媒として、塩化ナトリウム1モルを添加した電解液に浸漬すると、図１の水分解作用が見られた。
天然黒鉛鉱から得られる天然黒鉛を酸処理した黒鉛原料を膨化処理後圧延して形成した１～２ｍｍ厚の多孔質黒鉛シート１００ｍｍ×１００ｍｍを１ｃｍ厚みに火炎膨張させ、これを酸化還元触媒として、塩化ナトリウム1モルを添加した電解液に浸漬すると、図１の水分解作用が見られた。
【0020】
短鎖カルビンを含む黒鉛電極と金属アルミ板による水分解
天然黒鉛鉱から得られる天然黒鉛を酸処理した黒鉛原料を膨化処理後圧延して形成した１～２ｍｍ厚の多孔質黒鉛シート１００ｍｍ×１００ｍｍを１ｃｍ厚みに火炎膨張させる一方、対極に１ｍｍ厚の金属アルミ板１００ｍｍ×１００ｍｍを用い、これらを複合酸化還元触媒としてともに、塩化ナトリウム1モルを添加した電解液に浸漬すると、図２の水分解作用が見られた。図２の構成では、上記カルビンによる電極表面での反応だけでなく、カルビンを含む黒鉛層間でのナノ空間での次の現象も関与するものと思われる。アルミ金属イオンＡｌ３+は金属表面での反応だけでなく、多孔質黒鉛シートの層間のナノ空間に侵入すると、黒鉛層に付着して対極との接触電位差によりマイクロセルを構成し、その起電力はマイクロセルに隣接する黒鉛層間隔のマイクロキャパシタに蓄積されることになり、その結果、図１の黒鉛シートだけの場合より激しく、水分解させるものと思われる（図２参照）。
天然黒鉛鉱から得られる天然黒鉛を酸処理した黒鉛原料を膨化処理後圧延して形成した１～２ｍｍ厚の多孔質黒鉛シート１００ｍｍ×１００ｍｍを１ｃｍ厚みに火炎膨張させる一方、対極に１ｍｍ厚の金属アルミ板１００ｍｍ×１００ｍｍを用い、これらを複合酸化還元触媒としてともに、塩化ナトリウム1モルを添加した電解液に浸漬すると、図２の水分解作用が見られた。図２の構成では、上記カルビンによる電極表面での反応だけでなく、カルビンを含む黒鉛層間でのナノ空間での次の現象も関与するものと思われる。アルミ金属イオンＡｌ３+は金属表面での反応だけでなく、多孔質黒鉛シートの層間のナノ空間に侵入すると、黒鉛層に付着して対極との接触電位差によりマイクロセルを構成し、その起電力はマイクロセルに隣接する黒鉛層間隔のマイクロキャパシタに蓄積されることになり、その結果、図１の黒鉛シートだけの場合より激しく、水分解させるものと思われる（図２参照）。
【図1】
【図2】
【図3】
