2014 Fiscal Year Annual Research Report
無加湿高プロトン伝導性無機－有機ハイブリッドのソフトメカノケミカル合成
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24656383
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | メカノケミカル / 無機有機 / ハイブリッド / プロトン / 混合アルカリ / 燃料電池 / 核酸塩基 / アゾール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、メカノケミカル法を用いて、無加湿条件でも高い導電率を維持する新規な無機－有機ハイブリッドを合成し、その構造・プロトンダイナミックス解析を行う。さらにこれを燃料電池の電解質として応用して、中温無加湿条件での発電特性を検証する。
平成２６年度は、アルカリ硫酸水素塩-トリアゾール系をさらに発展させた系として、より高温領域を含む広い温度範囲で無加湿プロトン伝導性が期待できるリン酸二水素セシウム(CDP)をベースとして核酸塩基との複合化を行った。CDPと酸性雰囲気にてケト-エノール互変異性を示すことで知られるグアニン(プリン塩基)またはウラシル(ピリミジン塩基)を複合化することで酸-塩基複合体を合成し、得られた複合体の構造解析と導電率測定、核酸塩基の構造の違いによる影響の調査を行った。FT-IR、XPSを用いて構造解析を行った結果、いずれの複合体でもエノール体への異性化を示唆する結果が得られた。さらに、グアニンの場合では、CDPのOH基とグアニンのNH基の間に新たな水素結合の形成を示すような結果が得られた。このように核酸塩基の種類により、結果に違いが生じたのは酸解離度定数(pKa)に由来するものと考えている。無加湿条件下における導電率を算出した結果、いずれの複合体でもCsH2PO4の割合の増加に伴い導電率は向上し、グアニンを用いた場合では、180℃無加湿条件で8.2×10-4 S/cm、ウラシルを用いた場合では、140℃無加湿条件で2.7×10-4 S/cmの導電率を示し、CsH2PO4よりも2~3桁高い導電率を得ることができた。この複合体の導電率の向上は核酸塩基のエノール体への異性化とCsH2PO4と核酸塩基がプロトンドナー/プロトンアクセプターとして機能していることに起因しているものと考えられる。
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