2013 Fiscal Year Annual Research Report
高分子電解質材料におけるナノアーキテクチャーの開発
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23350116
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
陸川 政弘 上智大学, 理工学部, 教授 (10245798)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ブロック共重合体 / アイオノマー / ガス透過性 / ミクロ相分離 / ジャイロイド構造 / フラッディング / シンクロトロンSAXS / 燃料電池 |
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| Research Abstract |
（１）バインダー電解質（アイオノマー）の構築
高分子電解質形燃料電池の触媒層に用いられる電解質材料（アイオノマー）への応用を目的に、親水性と疎水性ブロックユニットからなるA-BまたはA-B-A、B-A-Bブロック構造体を系統系に合成した。親水性、疎水性ブロックユニットともに柔軟なアルキル基を導入したこと、また比較的長い側鎖を導入したことにより、燃料電池の燃料ガスである水素と酸素の透過性が著しく向上し、アイオノマーとして多く用いられているNafionに代表されるフルオロ系電解質材料より高い燃料ガス透過性を示した。さらに、昨年度見出したように、水などの極性溶媒中で本ブロック共重合体は約100nmサイズのミセル状微粒子を形成し、成膜プロセスではそれが堆積することにより膜が形成されることから、比較的多孔質な膜が形成することが分かった。さらに、親水性と疎水性ブロックユニットの長さや組成比を系統的に変化させ、化学構造と電解質材料特性の関係を明らかにした。
（２）高次構造制御とPEFC発電特性の相関関係の解析
開発したジブロックとトリブロック共重合体は、その親水性と疎水性ブロックユニットの組成比と鎖長により、様々なミクロ相分離構造を形成することを明らかにした。シンクロトロン小角X線散乱測定や中性子小角X線散乱測定の結果、球状、ラメラ、ジャイロイド、柱状のミクロ相分離の形成が確認され、透過電子顕微鏡観察でも膜表面、膜内部で構造が維持されていることを確認した。プロトン伝導性においては、膜の膨潤を抑えつつ、親水性ブロックユニットの連結性が高いジャイロイド構造が最も高い値を示すことが明らかになった。また、燃料電池中のアイオノマー特性においては、フラディングを抑えるために、比較的低いIEC(1.5-2.0)の試料が高い発電特性を示すことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Asymmetric aldol reaction on water using an organocatalyst tethered on a thermoresponsive block copolymer2013
Author(s)
Suzuki, Noriyuki; Inoue, Takahiro; Asada, Takumi; Akebi, Ryuji; Kobayashi, Go; Rikukawa, Masahiro; Masuyama, Yoshiro; Ogasawara, Masamichi; Takahashi, Tamotsu; Thang, San H.
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Journal Title
Chemistry Letters
Volume: 42
Pages: 1493-1495
DOI
Peer Reviewed
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