2013 Fiscal Year Annual Research Report
プロトン伝導性イオン液体ポリマーを用いた新規固体高分子形燃料電池の開発
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23685051
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
森永 隆志 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, その他 (30467435)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 複合材料・物性 / 高分子合成 / 高分子構造・物性 / 燃料電池 / ナノ材料 |
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| Research Abstract |
昨年度までの研究開発において、当初の目的通りに高いイオン伝導性を有するプロトン伝導性微粒子積層型固体電解質の創製に成功し、無加湿条件下で発電可能であることを確認した。それに伴い、高温条件下における電解質の物理的強度の低下による開回路電圧の
低下（ガスクロスオーバー）、および電極－電解質間において三相界面を有効に形成していない可能性が高いことなど、本研究における課題が明確となった。今年度はこれらの問題解決に焦点を当て、この固体電解質を搭載したPEFCの性能向上に関する研究開発を推進した。
第一に、膜電解質複合体（MEA）設計の最適化による発電特性の向上に取り組んだ。具体的には電極と電解質膜の圧着条件を最適化し、ブレークイン過程の導入などの実用化を見据えたPEFCセルの発電試験を行ったところ、無加湿条件下（80℃）において1平方cmあたり20 mWを超える出力密度を達成した。
併せて、現状のMEA設計において支持体として用いているPTFE不繊布を必要としない新規電解質設計として、イオン液体型ポリマーを主成分とするバインダーポリマーの合成による微粒子間への架橋構造の導入による電解質設計の改良を行った。その結果、高いイオン伝導性を損なうことなく機械的強度を大幅に向上させることに成功し、電解質膜の薄膜化（100μm）も達成している。これを電解質としてMEAを作成しPEFCセルの発電試験を行った結果、120℃においても開回路電圧の低下は起こらず、これまでの課題であった中高温条件下での運転にも対応可能な設計であることを実証した。
また、本研究課題で開発した新規イオン液体型バインダーポリマーは、電解質－電極界面設計に資するアイオノマーとしても利用可能であり、更なるMEA設計の改善が期待されるものである。
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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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Research Products
(11 results)
