テンダーX線発光分光法によるプロトン伝導性高分子膜の電子状態解析

• Project/Area Number: 24K17737
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: 倉橋 直也 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 特任助教 (20973382)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2027: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: テンダーX線 / 固体高分子形燃料電池 / 高分子電解質 / 水和状態

Outline of Research at the Start

固体高分子形燃料電池は現在最も注目されているクリーンエネルギーシステムの一つであり、プロトンが高分子電解質膜を介して伝導される。現状では効率的なプロトン伝導のためには加湿が必要である。これは、高分子電解質膜の強酸基が水分子を効率的に活用できないためと考えられている。強酸基の機能を決定する硫黄の電子状態を測定する手段は限られており、実験的研究は不足している。そこで本研究では、放射光テンダーX線を用いて高分子電解質膜内の強酸基の電子状態の直接観測に挑戦する。本研究によって、高分子電解質膜のプロトン伝導機構への理解が進み、無加湿運転を実現するための分子設計指針の確立に寄与すると期待される。