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2014 Fiscal Year Annual Research Report

高分子電解質ブラシ上束縛水の挙動解明とイオン伝導性材料の開発

Research Project

Project/Area Number 23246126
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

齋藤 永宏  名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, 教授 (00329096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上野 智永  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20611156)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Keywords固体高分子形燃料電池 / 高分子電解質 / メソポーラスシリカ / 水
Outline of Annual Research Achievements

固体高分子形燃料電池等への応用を目指したイオン伝導性材料を開発することを目的として、高分子電解質ポリマーやメソポーラスシリカ内の特異な水環境に関する研究を進めてきた。高分子電解質やメソポーラスシリカでは、高分子中のイオンやメソポーラス内壁からのポテンシャルによってメソポーラスシリカ内の水は特異な振る舞いを行うことが知られている。これまでに、各種高分子電解質の重合を行い、高分子電解質に束縛された水のふるまいや、メソポーラスシリカ内の水の挙動について赤外分光分析を用いて行ってきた。また、これらの水の状態を制御するために、プラズマを用いた官能基の修飾等について検討を行ってきた。しかし、メソポーラスシリカ内への官能基修飾を行うにあたって、メソポーラスシリカ内の水のふるまいが官能基の修飾に影響する可能性がある。そこで、本年度は、メソポーラスシリカの水の挙動について、さらに詳細に解析すると共に、メソポーラスシリカ内への表面修飾手法について検討を行った。その結果、水は細孔壁近傍に吸着水層を成し、続いてシリンダ状細孔に対する毛管凝縮が生じ、細孔中心部でも水吸着を生じることが明らかとなった。また、シリカ壁の成す2 nmを下回る極狭空間が、水のネットワーク形成を阻害することを示し、メソポーラスシリカ内の水の挙動が明らかとなった。したがって、本研究によって、壁面や官能基の極近傍の水の挙動の理解が深まるとともに、水を制御するための指針を得た。イオン伝導は水の状態にも強く影響を受けると考えられており、本研究によりイオン伝導性材料を開発する上で意義のある結果を得た。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] ソリューションプラズマを用いたメソポーラスシリカ担持白金触媒の合成と選択酸化触媒特性2015

    • Author(s)
      青木 淑恵,是津 信行,山本 剛久,南部 宏暢,齋藤 永宏
    • Journal Title

      表面技術

      Volume: 66 Pages: 70-72

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] In-situ FT-IR Study on Water Adsorption Behavior Confined In Mesoporous Silica, FSM-16, having < 2 nm Pore Diameter2015

    • Author(s)
      Y. Aoki, N. Zettsu, N. Saito
    • Organizer
      7th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-31
  • [Presentation] メソポーラスシリカ担持Pt 触媒の合成とPROX 反応触媒特性2015

    • Author(s)
      青木淑恵、是津信行、山本剛久、南部宏暢、齋藤永宏
    • Organizer
      表面技術協会第131 回講演大会
    • Place of Presentation
      関東学院大学
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-06
  • [Presentation] プラズマを用いた超撥水・超親水表面の作製2015

    • Author(s)
      齋藤永宏
    • Organizer
      第84回表面科学研究会 日本真空学会2015年1月研究例会
    • Place of Presentation
      機械振興会館
    • Year and Date
      2015-01-23 – 2015-01-23

URL: 

Published: 2016-06-01  

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