Demonstration and application of organic nanoionics using ion conductive polymer nanofibers

• Project/Area Number: 24750225
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: TANAKA Manabu 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 助教 (00531831)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2012: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 高分子電解質 / イオン伝導性高分子 / ナノファイバー / エレクトロスピニング / 燃料電池 / プロトン伝導 / アニオン伝導 / 電解質膜 / イオン伝導 / 有機ナノイオニクス

Research Abstract

Ion conductive polymer nanofibers were designed for novel ion transport materials based on organic nanoionics.
A series of ion conductive polymer nanofibers with their diameters ranging from a hundred to several hundreds nanometers were fabricated by an electrospinning method. The proton or anion conductivities of the nanofibers were much higher than those of conventional polymer electrolyte membranes. The ion conductive nanofibers were applied to polymer electrolyte composite membrane for fuel cell applications. The nanofiber composite membranes showed distinguished membrane properties for fuel cell application.

Research Products

• [Journal Article] Ultra-high proton conduction in electrospun sulfonated polyimide nanofibers (2014)
  • Author(s): Ryouhei Takemori, Genki Ito, Manabu Tanaka, and Hiroyoshi Kawakami
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 4 Pages: 20005-20009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultra-High Proton Conduction in Electrospun Sulfonated Polyimide Nanofibers (2014)
  • Author(s): Ryouhei Takemori,Genki Ito, Manabu Tanaka, and Hiroyoshi Kawakami
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 未定 Issue: 38 Pages: 20005-20009
  • DOI: 10.1039/c4ra02155j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] イオンを伝導する高分子ナノファイバー (2013)
  • Author(s): 田中学
  • Journal Title: 繊維と工業(繊維学会誌) Volume: 69 Pages: 57-62
  • NAID: 10031141508
• [Journal Article] イオンを伝導する高分子ナノファイバー (2013)
  • Author(s): 田中 学
  • Journal Title: 繊維学会誌 Volume: 69
  • NAID: 10031141508
• [Journal Article] Sulfonated block-graft copolyimide for high proton conductive and low gas permeable polymer electrolyte membrane (2012)
  • Author(s): Kota Yamazaki, Gang Wang, Manabu Tanaka , Hiroyoshi Kawakami
  • Journal Title: Journal of Power Sources Volume: 216 Pages: 387-394
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.05.097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphoric acid-doped sulfonated polyimide and polybenzimidazole blend membranes: high proton transport at wide temperatures under low humidity conditions due to new proton transport pathways (2012)
  • Author(s): Kazuhiro Suzuki , Yusuke Iizuka , Manabu Tanaka and Hiroyoshi Kawakami
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry Volume: 22 Issue: 45 Pages: 23767-23772
  • DOI: 10.1039/c2jm34529c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porphyrin-Containing Electrospun Nanofibers: Positional Control of Porphyrin Molecules in Nanofibers and Their Catalytic Application (2012)
  • Author(s): Takuma Arai , Manabu Tanaka , and Hiroyoshi Kawakami
  • Journal Title: ACS Applied Materials & Interfaces Volume: 4 Issue: 10 Pages: 5453-5457
  • DOI: 10.1021/am3013664
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ion Conductive Nanofibers: Application to Fuel Cells (2014)
  • Author(s): Manabu Tanaka
  • Organizer: 1st International Forum on Applied Chemistry
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Invited
• [Presentation] ポリベンズイミダゾールナノファイバーを基本骨格とする電解質超薄膜の作製と燃料電池特性評価 (2013)
  • Author(s): 田中学,武田康,川上浩良
  • Organizer: 第54回電池討論会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2013-10-09
• [Presentation] ポリベンズイミダゾールナノファイバー含有電解質超薄膜の作製と特性評価 (2013)
  • Author(s): 田中学,武田康,川上浩良
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Presentation] イオン伝導性ナノファイバーの燃料電池用高分子電解質への応用 (2013)
  • Author(s): 田中学,川上浩良
  • Organizer: 第62回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2013-05-29
• [Presentation] ポリベンズイミダゾールナノファイバー含有スルホン化ポリイミド複合膜の作製と評価 (2012)
  • Author(s): 田中学,茨木拓,川上浩良
  • Organizer: 第53回電池討論会
  • Place of Presentation: ヒルトン福岡シーホーク
  • Year and Date: 2012-11-16
• [Presentation] アニオン伝導性ナノファイバーの作製と燃料電池用電解質膜への応用 (2012)
  • Author(s): 田中学、渡辺司、木戸浦佳佑、川上浩良
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] PBIナノファイバー界面を利用した新しいプロトン輸送 (2012)
  • Author(s): 茨木拓、田中学、川上浩良
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] スルホン化ブロックグラフトポリイミドナノファイバーの作製とプロトン伝導性評価 (2012)
  • Author(s): 伊藤源基、田中学、川上浩良
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] 四級アンモニウム基を有する高分子のナノファイバー化 (2012)
  • Author(s): 渡辺司, 田中学, 川上浩良
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] スルホン化ポリイミド構造がナノファイバー作製とプロトン伝導性に与える影響 (2012)
  • Author(s): 伊藤源基、田中学、川上浩良
  • Organizer: 平成24年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
• [Presentation] アニオン伝導性ナノファイバーの作製とイオン輸送評価 (2012)
  • Author(s): 渡辺司, 田中学, 川上浩良
  • Organizer: 平成24年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
• [Presentation] Sulfonated Block/Graft Copolyimides For Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (2012)
  • Author(s): Manabu Tanaka
  • Organizer: International Symposium on Polymer Chemistry (PC2012)
  • Place of Presentation: 長春, 中国
  • Invited
• [Presentation] Conductivity of Electrospun Polymer Nanofibers by Ion-irradiation (2012)
  • Author(s): M. Tanaka, K. Sode, T. Sato, Y. Suzuki, and H. Kawakami
  • Organizer: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Invited
• [Presentation] スルホン化ポリイミドナノファイバーの作製とプロトン伝導特性評価 (2012)
  • Author(s): 伊藤源基、田中学、川上浩良
  • Organizer: 第53回電池討論会
  • Place of Presentation: ヒルトン福岡シーホーク
• [Presentation] アニオン伝導性ナノファイバーおよび複合電解質膜の作製と評価 (2012)
  • Author(s): 渡辺司, 木戸浦佳佑, 田中学, 川上浩良
  • Organizer: 第53回電池討論会
  • Place of Presentation: ヒルトン福岡シーホーク
• [Remarks]
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/m-tanaka/
• [Remarks] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 助教 田中 学のホームページ
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/m-tanaka/
• [Remarks] 田中 学 (TANAKA, Manabu)
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/m-tanaka/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノファイバー、複合膜、高分子電解 質膜、燃料電池用触媒層及び燃料電池 (2012)
  • Inventor(s): 川上 浩良, 田中 学, 渡辺 司
  • Industrial Property Rights Holder: 首都大学東京
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Patent Publication Number: 2013-237942
  • Filing Date: 2012-05-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] アニオン伝導性ナノファイバーの作製 (2012)
  • Inventor(s): 川上浩良、田中学、渡辺司
  • Industrial Property Rights Holder: 川上浩良、田中学、渡辺司
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-05-14