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2004 Fiscal Year Annual Research Report

無機質超高速プロトン伝導体を用いた燃料電池・電気化学デバイスの開発

Research Project

Project/Area Number 16206069
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

野上 正行  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90198573)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 早川 知克  名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (00293746)
岩本 雄二  日本ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 主席研究員
Keywordsプロトン伝導 / ガラス / ゾルゲル / 燃料電池 / 電解質 / センサー
Research Abstract

燃料電池を初めとする水素エネルギー関連デバイスへの応用を考え、低温領域(マイナス温度域〜150℃)かつ低湿度環境で高いプロトン伝導性ガラスおよび薄膜の作製を試み、燃料電池の電解質としての特性について調査した。
1.ゾルゲル法による多孔質ガラスを作製し、ガラス作製条件やガラス組成と、得られたガラスの細孔特性と伝導特性との関連を検討した結果、-30℃から150℃の広い温度領域で10mS/cm以上の電導度を示すガラスの得られることがわかった。中でも、P_2O_5を含み、細孔径が5nmより小さいガラスは、室温でも100mS/cmもの高い電導度を示すものであった。
2.ガラスの耐水性に及ぼすTiO_2,ZrO_2,Al_2O_3などの添加の効果を調べた結果、いづれの酸化物も効果のあることがわかった。
3.界面活性剤をテンプレートに用いて、シリカ系ガラス薄膜を作製した。CTAB系の界面活性剤を用いると、細孔径が小さく、かつ方向性を有した細孔組織になることがわかった。
4.ナフィオン系樹脂とのハイブリッド作製についても検討した。ゾルゲル法で作製したシリカ系ガラスとのハイブリッド膜の作製に成功し、アルコールの存在下でも、ほとんど膨潤しない電解質の得られることがわかった。
5.作製したガラスの電解質としての応用の可能性についても検討し、発電動作を確認した。発電能力は小さく、作製したガラスに適した電極、触媒の開発が必要であることがわかった。
作製したガラスおよびガラス薄膜の細孔特性と電導度との関係についても、解明したプロトン伝導機構と合わせて検討した結果、燃料電池やセンサーなどの電解質として応用できる見通しが得られた。今後は、無機系電解質に適した触媒の開発と、そのシステム化によって、実用化に向けた検討を行っていく。

  • Research Products

    (12 results)

All 2005 2004

All Journal Article (12 results)

  • [Journal Article] Proton Conduction in Nanopore-Controlled Silica Glasses2005

    • Author(s)
      M.Nogami
    • Journal Title

      J.Sol-gel Sci.Technol. 31

      Pages: 359-364

  • [Journal Article] Hydrogen permselective amorphous silica membranes derived from polysilazanes2005

    • Author(s)
      Y.Iwamoto, K.Sato, T.Kato, T.Inada, Y.Kubo
    • Journal Title

      J.Europ.Ceram.Soc. 25

      Pages: 257-2645

  • [Journal Article] Development of hydrothermally stable sol-gel derived La_2O_3-doped Ga_2O_3-Al_2O_3 composite mesoporous membrane2005

    • Author(s)
      M.D.H.Zahir, K.Sato, Y.Iwamoto
    • Journal Title

      J.Membr.Sci. 247

      Pages: 95-101

  • [Journal Article] Proton conductivity in sol-gel-derived P_2O_5-TiO_2-SiO_2 glasses2004

    • Author(s)
      M.Nogami, M.Suwa, T.Kasuga
    • Journal Title

      Solid State Ionics 166

      Pages: 39-43

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Pore size effect on proton transfer in sol-gel porous silica glasses2004

    • Author(s)
      Y.Daiko, T.Kasuga, M.Nogami
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials 69

      Pages: 149-155

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Preparation of Fast Proton Conductors by a Chemicovectrial Method Using Hydration of Calcium Phosphate Glass2004

    • Author(s)
      T.Kasuga, M.Kawase, Y.Daiko, M.Nogami
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Japan Suppl. 112

      Pages: S8OO-S8O3

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Proton conduction in the sol-gel-derived glass2004

    • Author(s)
      M.Nogami
    • Journal Title

      J.Ceram.Soc.Japan Suppl. 112

      Pages: S208-S213

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Proton-conducting Phosphosilicate Films prepared using Template for Pore Structure2004

    • Author(s)
      M.Nogami, H.Li, Y.Daiko, T.Mitsuoka
    • Journal Title

      J.Sol-gel Sci.Technol. 32

      Pages: 185-188

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Preparation of P_2O_5-SiO_2 Glasses with Proton Conductivity of 〜100 mS/cm at Room Temperature2004

    • Author(s)
      M.Nogami, Y.Tarutani, Y.Daiko, S.Izuhara, T.Nakao, T.Kasuga
    • Journal Title

      J.Electrochem.Soc. 151

      Pages: A2095-A2099

  • [Journal Article] Modifying Nafion with Nanostructured Inorganic Oxides for Proton Exchange Membrane Fuel Cells2004

    • Author(s)
      Y.Daiko, L.C.Klein, M.Nogami
    • Journal Title

      Proc.Mat.Res.Soc.Symp. 822

      Pages: S8.4.1-S8.4.6

  • [Journal Article] ゾル-ゲル法で作製する細孔制御型高プロトン伝導性ガラス2004

    • Author(s)
      野上正行
    • Journal Title

      化学と工業 57

      Pages: 410-413

  • [Journal Article] Microporous Ceramic Membranes for High-Temperature Separation of Hydrogen2004

    • Author(s)
      Y.Iwamoto
    • Journal Title

      Membrane 29

      Pages: 258-264

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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