| 研究課題/領域番号 |
18H01717
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
有田 稔彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50423033)
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| 研究分担者 |
増原 陽人 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30375167)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | コアーシェル / 高分子被覆 / プロトン伝導 / ラフト重合 / 粒子共存 / 固体高分子形燃料電池 / 電解質膜 / RAFT / セルロース / ナノ結晶 / ナノ粒子 / 粒子共存重合法 / プロトン伝導膜 / CNC / フィラー / 燃料電池 / RAFT重合 / 粒子共存制御ラジカル重合 / RAFT試薬 / コアーシェル型ハイブリッドナノ粒子 / コア-シェル型ハイブリッドナノ粒子 / 粒子共存制御ラジカル重合法 / 固体高分子型燃料電池 |
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| 研究成果の概要 |
固体高分子型燃料電池は、次世代の発電システムとして期待されており、その性能は高分子電解質膜(PEM)に大きく依存する。 本研究では、フィラー充填法を用いた3次元プロトン伝導通路構造を有するPEMの新しいモデルを提案し、電解質膜を作製することで、高いプロトン伝導度を有した高分子電解質膜の作製を目指した。特にフィラー粒子の機能化では、独自に開発した手法により、シリカナノ粒子を強固にプロトン伝導性高分子で被覆し、さらにその表面を保護ポリマーで被覆した。 最終的にはこの高分子被覆シリカナノ粒子を充填させ、プロトン伝導経路を3次元化させることで、新規な高分子電解質膜の作成を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で用いる粒子共存制御ラジカル重合法によるコア粒子への高分子被覆は、被覆面積が大きく、強固で高密度な高分子被覆を達成できる。またこれにより得られた被覆粒子を、熱プレスにより密に充填させるだけで、3次元的なプロトン伝導チャンネルを構築できる点で学術的意義を有する。また、作製するプロトン伝導チャンネルは、高プロトン伝導性能が実現でき、さらに、簡便なプロセスで、物質の高度な階層化も実現し、各成分がそのポテンシャルを最大限発揮することを可能にする点で基礎的学術研究にも工業的にも発展の可能性が高く、既存の粒子・フィラーへの高分子被覆技術を置き替える研究として、高い社会的意義を有する。
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