2001 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) |
釣田 寧 三菱化学(KK), 横浜総合研究所, 主任研究員
赤井 智子 産業技術総合研究所, 関西センター, 主任研究員
春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (30233729)
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| Keywords | プロトン / ゾルゲル / ガラス / 燃料電池 / 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、環境保全の面全てにお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燃料電池の開発が急がれている。
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。ガラスの細孔特性を調べたところ、1〜5nmの大きさの細孔で、〜500m^2/gnの比表面積を有したものであった。ガラスの電気伝導度は水の吸着とともに高くなり、90%RHで0.25S/cmであった。特に細孔の小さいガラスででは、一旦水を吸着すると、ガラスからの離脱が抑えられ、低湿度雰囲気下でも高い伝導度を保ったままであった。伝導度と温度の関係ででは、室温付近ででは、ナフィオン膜のそれと同程度であり、しかも、120℃から-25℃までの広い温度範囲で高い伝導度を示すものであることがわかった。このことは、得られたガラスは高い伝導度とともに優れた熱的安定性をも示している。
一方、化学安定性については、ZrO_2を加え、P_2O_5-ZrO_2-SiO_2組成にすることで、ガラスの化学安定性が改善されることも明らかにした。
作製した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] Masayuki Nogami: "Dynamics of Proton Transfer in the Sol-Gel-Dcrived P_2O_5SiO_2 Glasses"J. Phys. Chem B. 105. 4653-4656 (2001)
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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: "プロトン伝導性ガラス"分散型エネルギーシステムと燃料電池(分担執筆). 199-209
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[Publications] Masayuki Nogami: "Remarkable high proton conducting P_2O_5SiO_2 glass as a fucl cell electrolyte working at sub-zero to 120_。C"J. Ceram. Soc. Japan. 109. 815-817 (2001)
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[Publications] Masayuki Nogami: "Effect of phosphorus ions on the proton conductivity in the sol-gel-derived porous glasses"J. Am. Ceram. Soc. 84. 2553-2556 (2001)
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[Publications] Masayuki Nogami: "Proton conducting organic-glass compositcs"Fuel Cells. 1. (2001)
