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無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製

研究課題

研究課題/領域番号 23360286
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

松田 厚範  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)

研究分担者 河村 剛  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10548192)
武藤 浩行  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20293756)
小暮 敏博  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50282728)
大幸 裕介  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70514404)
打越 哲郎  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, グループリーダー (90354216)
連携研究者 武藤 浩行  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20293756)
小暮 敏博  東京大学, 理学研究科, 准教授 (50282728)
大幸 裕介  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70514404)
打越 哲郎  独立行政法人物質, 材料研究機構, グループリーダー (90354216)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2013年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2012年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2011年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 / コンポジット / ポリベンズイミダゾール / 発電特性 / 中温領域 / 無機有機複合体 / 固体酸 / 芳香族高分子 / 固体電解質 / 膜・電極複合体
研究概要

本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。
硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件下でも、非常に優れた発電特性を800時間以上維持ことを実証した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (31件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (12件)

  • [雑誌論文] Electricity producing property and bacterial community structure in microbial fuel cells equipped with membrane electrode assembly2013

    • 著者名/発表者名
      Owen Rubaba, Yoko Araki, Shuji Yamamoto, Kei Suzuki, Hisatoshi Sakamoto, Atsunori Matsuda, and Hiroyuki Futamata
    • 雑誌名

      J. Bioscience Bioeng

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2013.01.019

    • NAID

      110009634753

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shape-Controlled Metal Nanoparticles and their Assemblies with Optical Functionalities2013

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Masayuki Nogami and Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      J. Nanomater.

      巻: 2013, 631350 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1155/2013/631350

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Conductive Composite Electrolytes in the KH_2PO_4-H_3PW_<12>O_<40> System for H_2/O_2 Fuel Cell Operation2013

    • 著者名/発表者名
      S-Y. Oh, T. Kikuchi, G. Kawamura, H. Muto, and A. Matsuda
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 112 ページ: 1108-1114

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2013.03.058

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Conductive Composite Electrolytes Consisting of KH_2PO_4-H_3PW_<12>O_<40> and Their Application for Fuel Cell2012

    • 著者名/発表者名
      S-Y. Oh, T. Kikuchi, G. Kawamura, H. Muto, and A. Matsuda
    • 雑誌名

      International Congress on Applied Energy 2012, Proceedings

      ページ: 1085-1092

    • URL

      http://www.applied-energy.org/history/2012/accept.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Conductive Composite Electrolytes Consisting of K2PO4 and H3PW12O40 and Their Applicaton for Fuel Cells2012

    • 著者名/発表者名
      S-Y. Oh, T. Kikuchi, G. Kawamura, H. Muto, and A. Matsuda
    • 雑誌名

      Internationa Congress on Applied Energy(ICAE) 2012

      巻: Proceedings ページ: 1085-1092

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 複合系ナノプロトニクス材料の設計(解説)2011

    • 著者名/発表者名
      松田厚範
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 79 ページ: 621-625

    • URL

      https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/79/8/79_8_620/_article

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of interfacial proton conductivity by effective media approximation for sheet-like composite electrolyte prepared from poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid)-deposited core-shell particles2011

    • 著者名/発表者名
      H. Sakamoto, Y. Daiko, H. Muto, and A. Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 119 号: 1395 ページ: 845-849

    • DOI

      10.2109/jcersj2.119.845

    • NAID

      130001310512

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrophilic and Mesoporous SiO_2-TiO_2-SO_3H System for Fuel Cell Membrane Applications2011

    • 著者名/発表者名
      L-Y. Hong, S-Y. Oh, A. Matsuda, C-S. Lee, and D-P. Kim
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 56 号: 9 ページ: 3108-3114

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2011.01.075

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] コンポジット電解質膜の作製と中温無加湿作動燃料電池への応用2014

    • 著者名/発表者名
      松田厚範
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2014年年会サテライトプログラム 「第1回電子・エネルギー材料プロセス研究会」
    • 発表場所
      慶応大日吉C
    • 年月日
      2014-03-17
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 無機固体酸複合体添加PBI 電解質の無機添加効果と中温燃料電池発電特性2014

    • 著者名/発表者名
      矢島将行・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      2014年電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] コンポジット電解質膜の作製と中温無加湿作動燃料電池への応用2014

    • 著者名/発表者名
      松田厚範
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2014年年会サテライトプログラム
    • 発表場所
      慶応大学日吉
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機固体酸複合体添加PBI電解質の無機添加効果と中温燃料電池発電特性2014

    • 著者名/発表者名
      矢島将行・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      2014年電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PBI 電解質膜への無機固体酸添加効果と中温燃料電池発電特性2013

    • 著者名/発表者名
      矢島将行・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      平成25年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      愛知
    • 年月日
      2013-12-07
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] プロトン伝導性複合体の創製と次世代燃料電池への応用(特別講演)2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範
    • 学会等名
      電気電子材料技術セミナーInsulation2013
    • 発表場所
      亀戸文化センター
    • 年月日
      2013-11-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 無機-有機コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿燃料電池の構築2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範・武藤浩行・河村剛
    • 学会等名
      2013年度セラミックス総合研究会
    • 発表場所
      浜名湖
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 無機固体酸複合体を含むPBIコンポジット電解質膜を用いたスタックセルの構築と発電特性2013

    • 著者名/発表者名
      栩木啓佑・吉田敏宏・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 無機-有機コンポジット電解質を用いた中温無加湿作動燃料電池2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範・田中恵
    • 学会等名
      第9回国際水素・燃料電池展, アカデミックフォーラム
    • 発表場所
      東京ビックサイト
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 無機-有機コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿燃料電池の構築2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範・武藤浩行・河村剛
    • 学会等名
      2013年度セラミックス総合研究会
    • 発表場所
      浜名湖
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] プロトン伝導性複合体の創製と次世代燃料電池への応用2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範
    • 学会等名
      電気電子材料技術セミナーInsulation2013
    • 発表場所
      亀戸文化センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PBI電解質膜への無機固体酸添加効果と中温燃料電池発電特性2013

    • 著者名/発表者名
      矢島将行・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      平成25年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 無機-有機コンポジット電解質を用いた中温無加湿作動燃料電池2013

    • 著者名/発表者名
      松田厚範・田中恵
    • 学会等名
      FC EXPO2013 第9回国際水素・燃料電池展、アカデミック―フォーラム
    • 発表場所
      東京ビックサイト
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メカノケミカル合成したKHS-WPA複合体を含むSPEEKコンポジット電解質の特性評価とDMFCへの応用2012

    • 著者名/発表者名
      栩木啓佑・菊地拓也・吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      平成24年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-12-01
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PBI-無機固体酸複合体コンポジットをイオノマーとして含むカソードの電気化学特性評価2012

    • 著者名/発表者名
      吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2012-04-01
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
  • [学会発表] メカノケミカル法による高プロトン伝導性複合体の合成と界面解析による伝導メカニズムの究明2012

    • 著者名/発表者名
      松田厚範・呉松烈・森利之
    • 学会等名
      第3回ナノ材料科学環境拠点シンポジウム
    • 年月日
      2012-02-28
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] 無機固体酸複合体を含むPBIコンポジット電解質を用いた中温無加湿燃料電池の連続運転評価2012

    • 著者名/発表者名
      吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
  • [学会発表] Design of Highly Proton Conductive Solid Electrolytes Based on Nanopore, Interface and Defect and Their Electrochemical Application2012

    • 著者名/発表者名
      A. Matsuda
    • 学会等名
      IUMRS-International Conference on Electronic Materials
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proton Conductive Composite Electrolytes Consisting of K_2PO_4 and H_3PW_<12>O_<40> and Their Application for Fuel Cell2012

    • 著者名/発表者名
      S-Y. Oh・T. Kikuchi・G. Kawamura・H. Muto・A. Matsuda
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Applied Energy (ICAE 2012)
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] メカノケミカル合成したKHS-WPA複合体を含むSPEEKコンポジット電解質の作製と燃料電池への応用2012

    • 著者名/発表者名
      栩木啓佑・菊地拓也・吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      日本セラミック協会東海支部 第44回東海若手セラミスト懇話会
    • 発表場所
      浜松
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] メカノケミカル合成したKHS-WPA複合体を含むSPEEKコンポジット電解質の作製と燃料電池への応用2012

    • 著者名/発表者名
      栩木啓佑・菊地拓也・吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第44回 東海若手セラミスト懇話会
    • 発表場所
      浜松
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Proton Conductive Composite Electrolytes Consisting of KH2PO4 and H3PW12O40 and Their Application for Fuel Cell2012

    • 著者名/発表者名
      Song-Yul Oh・菊地拓也・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Applied Energy (ICAE 2012)
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Design of Highly Proton Conductive Solid Electrolytes Based on Nanopore, Interface and Defect and Their Electrochemical Application (Ivited talk)2012

    • 著者名/発表者名
      A. Matsuda
    • 学会等名
      IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メカノケミカル合成したKHS-WPA 複合体を含むSPEEK コンポジット電解質の特性評価とDMFC への応用2012

    • 著者名/発表者名
      栩木 啓佑・菊地 拓也・吉田 敏宏・呉 松烈・河村 剛・武藤 浩行・松田 厚範
    • 学会等名
      平成24年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MHAO_4 型固体酸塩とヘテロポリ酸からなる複合体を用いた燃料電池の構築2011

    • 著者名/発表者名
      菊地拓也・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      平成23年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名工大
    • 年月日
      2011-12-03
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] MHAO_4型固体酸塩とヘテロポリ酸からなる複合体を用いた燃料電池の構築2011

    • 著者名/発表者名
      菊地拓也・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      平成23年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2011-12-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Additives in Catalytic Layer of Cathode on the Performance of PEFC Using PBI-Inorganic Solid Acid Composite Electrolyte2011

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida・S-Y. Oh・G. Kawamura・H. Muto・A. Matsuda
    • 学会等名
      21st Academic Symposium of The Materials Research Society of Japan (MRS-J) 2011
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 触媒層に無機固体酸複合体を含むPBIコンポジットイオノマーの電気化学特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      第52回電池討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of Mechanochemically Synthesized MHSO_4-H_4SiW_<12>O_<40> Composites (M=K, Rb, NH_4, Cs)2011

    • 著者名/発表者名
      S-Y. Oh・K. Kawai・G. Kawamura・H. Muto・A. Matsuda
    • 学会等名
      2011 International forum on Functional Materials (IFFM 2011)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] 触媒層に無機固体酸複合体を含むPBIコンポジットイオノマーの電気化学特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      吉田敏宏・呉松烈・河村剛・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      第52回電池討論会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Additives in Catalytic Layer of Cathode on the Performance of PEFC Using PBI-Inorganic Solid Acid Composite Electrolyte2011

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Yoshida, Song-Yul.Oh, Go Kawamura, Hiroyuki. Muto, Atsunori Matsuda
    • 学会等名
      21^<st> Academic Symposium of The Materials Research Society ofrapan (MRS-J) 2011
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] イオン伝導体の材料技術と測定方法2011

    • 著者名/発表者名
      松田厚範, 他29名
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [備考] Fuel Cell Works (eNews in the US) Toyohashi University of Technology Researchers Develop a High-Performance Electrolyte Film for Fuel Cells 松田厚範(2012.12.19)(新聞掲載記事)

    • URL

      http://fuelcellsworks.com/news/2012/12/19/toyohashi-university-of-technology-researchers-develop-a-high-performance-electrolyte-film-for-fuel-cells/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 日刊工業新聞 2012年11月1日「高性能電解質膜を開発 リン酸添加量1/3に 燃料電池 無加湿で出力最高水準」豊橋技術科学大学 松田厚範教授らの研究グループ(2012.11.1)(新聞掲載記事)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 豊橋技術科学外学第30回オープンキャンパス「次世代に利用される機能性材料の開発」 松田厚範他(2013.8.31)(アウトリーチ活動)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 豊田高等専門学校専攻科 先端技術紹介「次世代燃料電池」 松田厚範,(2013.4.25)(アウトリーチ活動)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 豊橋技術科学外学第29回オープンキャンパス「次世代に利用される機能性材料の開発」松田厚範他(2012.8.25)(アウトリーチ活動)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ion.ee.tut.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 国立大学法人 豊橋技術科学大学 松田・武藤・河村研究室

    • URL

      http://ion.ee.tut.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 松田研究テーマ3:次世代燃料用新規電解質膜の開発

    • URL

      http://www.tut.ac.jp/teach/main.php?mode=detail&article=214

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学 電気電子情報工学系 松田・武藤・河村研究室

    • URL

      http://ion.ee.tut.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学 教員紹介 松田厚範

    • URL

      http://www.tut.ac.jp/teach/main.php?mode=detail&article=214

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 個人

    • URL

      http://material.tutms.tut.ac.jp/STAFF/MATSUDA/index.html.ja

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 研究室

    • URL

      http://www3.to/sakai-matsuda

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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