2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12555188
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野上 正行 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90198573)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤井 智子 大阪工業技術研究所, 主任研究官
早川 知克 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (00293746)
春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (30233729)
釣田 寧 三菱化学(KK), 横浜総合研究所, 主任研究員
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| Keywords | プロトン伝導 / ガラス / ゾルゲル / 燃料電池 / 固体電解質 |
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| Research Abstract |
水素をエネルギー源にする燃料電池は、高いエネルギー変換効率、無尽蔵な原料、環境保全の面、全ていて最も優れたものとされ、自動車用動力や家庭用小型発電機に応用可能な低温型燃料電池の開発が急がいる。
本研究は、ゾルゲル法による高プロトン伝導性ガラスの開発を行い、燃料電池の固体電解質としての応用の可能性について検討することを目的としている。
ゾルゲル法によってP_2O_5-SiO_2系ガラスの作製を検討した。金属アルコキシドを原料にして、その加水分解でゲルを作り、600℃で加熱してガラスにした。ガラスの電気伝導度とガラス構造との関連を調べたところ、ガラスは2nm程度の非常に小さな孔がある多孔体で、そこに水を吸着させることで、プロトンの移動が著しく促進されることがわかった。現在、60〜80%の湿度中、50℃での伝導度が60mS/cmのものが得られた。これはナフィオン膜の伝導度と同程度であり、しかも、シリカを骨格にした酸化物ガラスであることから、化学的、熱的な耐久性に優れたものである。
作製したガラスを用いて、水素濃淡電池を構成し、その水素ガス応答特性を測定したところ、きわめて優れた応答性を示した。このことから、プロトンがガラス内を移動していることが確認できた。さらに、ガラスを電解質にして、燃料電池を組み立て、空気―水素系で測定したところ、一定の電圧―電流を取り出せていることも確認した。
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[Publications] C.Wang and M.Nogami: "Effect of formamide additive on protonic conduction of P_2O_5-SiO_2 glasses prepared by sol-gel method"Mater.Lett.. 42. 225-228 (2000)
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[Publications] M.Nogami,H.Matsushita,Y.Goto,and T.kasuga: "A sol-gel-derived glass as a fuel cell electrolyte"Adv.Mater.. 12. 1370-1372 (2000)
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[Publications] H.Matsushita,R.Nagao,M.Nogami,T.Kasuga,T.Hayakawa: "Hydrogen gas sensing of high electrical conducting P_2O_5-SiO_2 glasses prepared by sol-gel process"J.Sol-gel Sci.Tech.. 19. 559-562 (2000)
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[Publications] 野上正行: "えっ!?ガラスで燃料電池?"化学. 55. 56-57 (2000)
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[Publications] 野上正行: "高プロトン伝導性ガラス"工業材料. 49. 56-59 (2001)
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[Publications] 野上正行: "液相合成の特徴を活かしたガラスの高機能化"化学工業. 51. 11-15 (2000)
