2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Fast Proton Conductors Using the Cooperative Effects of Hetero-functional Groups on Polymer Nanofibers
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21K05201
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
田中 学 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (00531831)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高分子電解質 / ナノファイバー / プロトン伝導 / 有機ナノイオニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高分子膜において生体膜に類似する効率的なプロトンホッピング伝導を実現し、その従来とは異なるプロトン伝導機構を利用することで、次世代型燃料電池などの課題解決に繋がる革新的な高速プロトン伝導体を創製することを目的としている。
我々のこれまでの研究において、ナノファイバー表面に効率的なプロトン伝導経路を構築することで、ナノファイバー複合膜のプロトン伝導性を向上させることに成功している。
今年度はあらたに、塩基性高分子や双性イオン高分子によるナノファイバー修飾を検討した。酸官能基を有するナノファイバー表面に新規高分子を選択的に修飾し、その修飾状態を各種分光測定などで評価した。新規表面修飾ナノファイバーを高分子電解質マトリクスと複合し、ナノファイバー複合膜を得た。新規ナノファイバー複合膜では、ナノファイバーを含まない単独膜や従来のナノファイバー複合膜よりも高いプロトン伝導性を示した。特に低湿度において伝導度の向上は顕著であり、過度な水の存在を必要としない、新しいプロトン伝導機構の存在が示唆された。ナノファイバー表面に異種官能基を高密度に集積させることが、効率的なプロトン伝導の実現に効果的であることが示された。
また、プロトン伝導性以外の特性、例えばガスバリア性や力学特性、化学的安定性などもあわせて評価し、新規ナノファイバー複合電解質膜が燃料電池応用に向けて優れた各種特性を有することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画に従って研究を進めており、期待通りの成果が得られつつある。大幅な計画変更の予定もなく、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画にほぼ従った形で研究が進捗しており、前年度の成果に基づいて今後も研究計画通り進める。
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していた実験消耗品が不要あるいは当初予想よりも安価に済んだため。次年度に繰り越して実験消耗品の購入などに支出する計画である。
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Research Products
(10 results)
