| 研究課題/領域番号 |
19K21933
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
津島 将司 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30323794)
|
|---|
| 研究分担者 |
鈴木 崇弘 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90711630)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
|
|---|
| キーワード | 電解質膜 / 熱物質輸送 / ナノマイクロ熱工学 / 固体高分子形燃料電池 / レドックスフロー電池 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、固体高分子形燃料電池、レドックスフロー電池などで用いられる電解質膜の作製を液体表面上で行うことを提案し、従来よりも2桁低い膜厚の電解質ナノ薄膜の創製を目的とします。高分子電解質を含有した溶液と基材面となる液体の濡れおよび拡がりの挙動、ならびに、液面上での高分子電解質の析出の挙動、に着目した研究を進めます。表面温度分布計測と計算科学的手法を統合して適用することで、熱物質輸送（対流、拡散、蒸発）と固相析出（成膜）について基礎的に明らかにし、デバイス応用開拓に繋げます。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，固体高分子形燃料電池などに用いられる電解質膜について，従来とは異なり，液体表面上で作製することで薄膜化を実現する研究を行った．電解質を含有した液体と基面となる液体の組み合わせについて，相互の濡れ広がりを考慮したシミュレーションならびに実験を行った．成膜時の液体濃度ならびに周囲環境条件を検討することで膜厚が約5ミクロンの電解質薄膜の作製に成功した．作製した電解質膜について，固体高分子形燃料電池の単セルに組み込み，イオン伝導特性の評価を行った．市販の電解質膜と比較して，イオン伝導抵抗が小さくなり，今後の電気化学エネルギー変換デバイスの性能向上につながる成果を得た．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，固体高分子形燃料電池などに用いられる電解質膜の薄膜化がエネルギーの高効率利用に不可欠であることに着目し，従来とは異なる手法により，電解質膜の薄膜化を実現する研究を行った．液体表面を用いた電解質膜の作製は，非混和性2流体と周囲気体の3相から構成され，溶媒の蒸発を伴う複雑な系であるが，相間の界面エネルギー差と環境条件などを制御することで電解質膜の薄膜化が可能であることで明らかにした．さらに本手法により作製された電解質膜について高分子構造の変化が示唆され，さらなるイオン伝導抵抗の低減につながる知見を得た．
|
