2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Non-humidified electrolyte membrane by filler-filled three-dimensional nanostructure.
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18H01717
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有田 稔彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50423033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増原 陽人 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30375167)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / 電解質膜 / RAFT / セルロース / ナノ結晶 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既存強酸性電解質膜の代替膜開発を目指し，ナノ粒子に低酸性高分子を被覆したCore-Shell型フィラーを作製し，それらを充填したフィラー充填型電解質膜を作製してきた。本研究では，近年PEFCに求められている低湿度環境駆動を指向し，シリカナノ粒子表面に低湿度環境でプロトン伝導可能なイオン液体を被覆後，疎水性高分子の階層的被覆による保護により、新規Core-Shell型ナノフィラーの作製に成功した。また、このCore-Shell型ナノフィラーを汎用バインダー樹脂に充填したフィラー充填型電解質膜の作製にも成功した。
ポリビニルホスホン酸（PVPA）被覆シリカナノ粒子（silica@PVPA）及びPVPA/イミダゾール（Im）被覆シリカナノ粒子（silica@PVPA/Im）は30℃以上，PVPA/Im/ポリアクリル酸-ポリスチレンブロック共重合体（PAA-b-PS）被覆シリカナノ粒子は60℃以上で10-2 S cm-1以上の高プロトン伝導度を達成し，Imの被覆によるプロトン伝導度の向上に成功した。さらに，作製したCore-Shell型ナノフィラーは，80℃, 50% RH - 95% RHの湿度範囲でプロトン伝導性を示すことを明らかにした。中でも，silica@PVPA/Imは全ての湿度範囲で最も高いプロトン伝導度を達成した。Silica@PVPA/Im/PAA-b-PSをpolycarbonate（PC）に充填して試作した膜は，70% RH以上の湿度範囲でプロトン伝導性を示し，80℃, 95% RHでのプロトン伝導度は3.8×10-4 S cm-1であった。
以上より、Core-Shell型ナノフィラー及びフィラー充填型電解質膜で作動湿度環境の広範囲化に成功し、Nafion代替電解質膜作製に関する知見が得られた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
