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非水系プロトン伝導体としての酸-塩基型イオン性液体とイオンゲル

Research Project

Project/Area Number02F02380
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 工業物理化学
Research InstitutionYokohama National University
Host Researcher 渡邉 正義  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授
Foreign Research Fellow MD. Abu Bin Hasan Susan  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 外国人特別研究員
SUSAN M. A.  
Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed(Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Fiscal Year 2004 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Keywordsプロトン伝導 / イオン液体 / プロトンホッピング / 磁場勾配NMR / 水素結合 / 燃料電池 / 固体高分子形燃料電池 / 酸素還元
Research Abstract

近年、水によって膨潤したイオン交換膜を用いた高分子固体電解質形燃料電池が、電気自動車用の電源、家庭用の熱電供給装置、さらにはポータブル電源として大きな期待を集め、新規プロトン伝導体への関心は非常に高い。従来のイオン交換膜は、充分に吸湿した状態でのみ高いプロトン伝導性を示すため、通常80℃以上の温度域では水の蒸発によるプロトン伝導性の低下が起き、燃料電池の特性は低下する。したがって固体高分子形燃料電池の運転温度は、一般的に80℃以下に限定されている。この低温作動性は燃料電池の開始特性という観点からは優れる。しかし、燃料電池の廃熱利用、作動中の冷却、電気化学反応の促進という観点からは、より高温(特に100℃〜200℃の間)で、かつ低加湿さらには無加湿で作動可能な燃料電池用プロトン伝導体の開発が期待されている。
本研究では酸と塩基からなるイオン液体を新しい非水系プロトン伝導体として提案し、以下の研究を展開した。
(1)超強ブレンステッド酸と種々の有機塩基の中和反応で得られるプロトン伝導性イオン液体を調整し、そのイオン導電率、直流分極、NMR、磁場勾配NMR測定などから、このイオン液体中のプロトン輸送現象を明らかにした。さらに有機塩基の構造(特に、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾールに注目)やイオン液体の組成とプロトン輸送特性の相関から、プロトン伝導性イオン液体設計指針を探求した。
(2)本イオン液体を電解質とした電気化学測定から、白金電極界面で、無水条件下、100℃以上の温度域で、水素酸化反応、酸素還元反応、すなわち燃料電池電解質として必要な電気化学反応が起きることを明らかした。さらに、本イオン液体を用いることによって無加湿燃料電池が構築できることを示し、その固体薄膜化を図った。

Report

(1results)
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(7results)

All 2004 2003

All Journal Article Book

  • [Journal Article] Proton Exchange Membranes Based on Sulfonamides for Fuel Cell Applications2004

    • Author(s)
      M.K.Rahman, G.Aiba, M.A.B.H.Susan, M.Watanabe
    • Journal Title

      Electrochim.Acta 50

      Pages : 630-635

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Pyridine as a Bronsted Base for Anhydrous Proton Conductors2004

    • Author(s)
      M.A.B.H.Susan, M.Yoo, H.Nakamoto, M.Watanabe
    • Journal Title

      Trans.Mater: Res.Soc.Jpn. 29

      Pages : 1043-1046

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Physicochemical Properties and Structures of Room Temperature Ionic Liquids. 1. Variation of Anionic Species2004

    • Author(s)
      H.Tokuda, K.Hayamizu, K.Ishii, M.A.B.H.Susan, M.Watanabe
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 108

      Pages : 16593-16600

    • Related Report
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  • [Journal Article] Bronsted Acid-Base Ionic Liquids as Proton Conducting Non-Aqueous Electrolytes2003

    • Author(s)
      A.Noda, M.A.B.H.Susan, K.Kudo, S.Mitsushima, K.Hayamizu, M.Watanabe
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 107

      Pages : 4024-4033

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bronsted Acid-Base Ionic Liquids and Their Use as New Materials for Anhydrous Proton Conductors2003

    • Author(s)
      M.A, B.H.Susan, A.Noda, S.Mitsushima, M.Watanabe
    • Journal Title

      Chem.Commun. 2003

      Pages : 938-939

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Novel Bronsted Acid-Base System as Anhydrous Proton Conductors for Fuel Cell Electrolytes2003

    • Author(s)
      M.A.B.H.Susan, M.Yoo, H.Nakamoto, M.Watanabe
    • Journal Title

      Chem.Lett. 32

      Pages : 836-837

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] Ionic Liquids III : Progress, Challenges, and Opportunities:2004

    • Author(s)
      M.A.B.Susan, A.Noda, M.Watanabe
    • Publisher
      The American Chemical Society(in press)
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL :

Published : 2004-04-01   Modified : 2016-04-21  

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