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次世代新型電池「プロトン電池」を目指した高分子電極材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13555261
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 高分子構造物性(含繊維)
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

山元 公寿  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80220458)

研究分担者 樋口 昌芳  慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (80306852)
白鳥 世明  慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (00222042)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
12,500千円 (直接経費: 12,500千円)
2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2001年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
キーワードプロトン電池 / ポリマー電池 / 2次電池 / ポリフェニルアゾメチン / 一段階二電子移動 / 1段階2電子移動 / アゾメチン / 2電子移動 / 電池
研究概要

申請者らが独立に開発したフェニルアゾメチン高分子を活用して、高速応答で作動する高エネルギー出力のプロトン電池を目指したポリマー電極の構築と性能試験を目的とした。具体的には、次の3項目を期間内に推進した。
1)ポリマー構造と電子過程の相関解明 2)ポリマーのレドックス過程の解析 3)プロトン電池の作製と性能試験
1)ポリマー構造と電子過程の相関解明
フェニレンジアミと1,4-ジベンゾイルベンゼンの四塩化チタン、または、触媒量のパラトルエンスルホン酸による共縮重合により得たフェニルアゾメチンポリマー誘導体の合成法を確立した。分子軌道計算法に基づき、一段階多電子移動のレドックス応答するイミン骨格を選定した。特に単一分子量・単一構造を有するフェニルアゾメチインデンドリマー、フェニレンジイミン、環状イミンを合成した。
2)ポリマーのレドックス過程の解析
π共役高分子連鎖上に配列したレドックス集積場では一段階多電子移動効率よく進行する。一段階多電子移動の生起には、各段階の酸化還元電位差に大差が無いことが条件となる。微分パルス法による酸化還元電位(差)ΔE(M^+-M^+-e=M^+-M^<2+>E1;M^+-M^<2+>-e=M^<2+>-M^<2+>E2,E2-E1=ΔE)の決定から均化定数(Kc=[M^+-M^<2+>]2/[M^+-M^+][M^<2+>-M^<2+>])を算出し、ポリフェニルアゾメチン電子系の一段階多電子移動の割合(Kc=exp[ΔEF/RT])を評価した。パルスボルタンメトリーのシュミレーションより、1段目と2段目の酸化還元電位が100mVも逆転していることを突き止めた。
3)プロトン電池の作製と性能試験
高プロトン電導性を示すナフィオンフィルムを固体電解質として利用した簡易的な高分子プロトン電池[フェニルアゾメチンポリマー‖ナフィオン‖ポリアニリン]を作製、連続放電特性の評価システムを構築した。酸性中、高速応答性を確認した。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel oligothiophene Derivatives as a Hole Transport with Emitting Materials for OLED"Polym.Adv.Technol.. 14. 52-57 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "The First Electroresponsive Phenylazomethine Macrocycles : Highly Preferential Formation and Regular Molecular-Packing"Org.Lett.. 5. 345-347 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Metal Assembly in Novel Dendrimers with Porphyrin Cores"J.Am.Chem.Soc.. 125. 340-341 (2003)

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  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Oligophenylazomethines : Synthesis, Structure, Electrochemical Property and Photo-cyclization"Polym.Adv.Technol.. 13. 765-770 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Novel p-Conjugated Polymers Exhibiting Conductive-insulater Transition Based on the Redox of PDA Units through Electron Comunication"Electrochmistry. 70. 668-670 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel Synthetic Route of Redox-active Poly(phenylene sulfide) Derivatives Via a Michael-Type Addition"Bull.Chem.Soc Jpn.. 75. 1827-1832 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Recent Progress in Polycondensation"Ed. T. Matsumoto, Res. Signpost. 153-173 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamamoto et al.: "A Novel Synthetic Route of Redox-active Poly(phenylene sulfide) Derivatives Via a Michael-TypeAddition"Bull. Chem. Soc Jpn. (CSJ). 75. 1827-1832 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamamoto et al.: "Novel p-Conjugated Polymers Exhibiting Conductive-insulater Transition Based on the Redox of PDA Units through Electron Comunication"Electrochmistry. 70. 668-670 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamamoto et al.: "Oligophenylazomethines: Synthesis, Structure, Electrochemical Property and Photo-cyclization"Polym. Adv. Technol.. 13. 765-770 (2002)

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    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamamoto et al.: "Metal Assembly in Novel Dendrimers with Porphyrin Cores"J. Am. Chem. Soc(ACS). 125. 340-341 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamamoto et al.: "The First Electroresponsive Phenylazomethine Macrocycles: Highly Preferential Formation and Regular Molecular-Packing"Org. Lett.(ACS). 5. 345-347 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yamamoto et al.: "A Novel oligothiophene Derivatives as a Hole Transport with Emitting Materials for OLED"Polym. Adv. Technol.. 14. 52-57 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel oligothiophene Derivatives as a Hole Transport with Emitting Materials for OLED"Polym. Adv. Technol.. 14. 52-57 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "The First Electroresponsive Phenylazomethine Macrocycles: Highly Preferential Formation and Reaular Molecular-Packing"Org. Left.. 5. 345-347 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Metal Assembly in Novel Dendrimers with Porphyrin Cores"J. Am. Chem. Soc.. 125. 340-341 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Oligophenylazomethines: Synthesis, Stwcture, Electrochemical Property and Photo-cyclization"Polym. Adv. Technol.. 13. 765-770 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Novel p-Conjugated Polymers Exhibiting Conductive-insulater Transition Based on the Redox of PDA Units through Electron Comunication"Electrochmistry. 70. 668-670 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel Synthetic Route of Redox-active Poly(phenylene sulfide) Derivatives Via a Michael-Type Addition"Bull. Chem. Soc Jpn.. 75. 1827-1832 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Recent Progress in Polycondensation"Ed. T. Matsumoto, Res. Signpost. 153-173 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Novel Synthesis of Electroresponsive Poly(thiophenylene) through a Michael-Type Addtion"Organic Lett.. 3. 131-134 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "First Synthesis of Phenylazomethine Dendrimer and Structural Studies"J.Am.Chem.Soc.. 122. 4414-4420 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Reduction of Dioxygen Using Co-Ru Dinuclear Porphyrin Catalyst in Nafion Film"Chem.Lett.. 2001. 412-413 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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