| 研究課題/領域番号 |
26286010
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 一部基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノ材料化学
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
松井 淳 山形大学, 理学部, 教授 (50361184)
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| 研究分担者 |
永野 修作 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40362264)
源明 誠 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (70334711)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | ２次元空間 / プロトン伝導 / 生体膜 / ラメラ構造 / 二次元プロトン伝導 / ナノ空間 / 高速プロトン伝導 / 二次元ナノ空間 / 階層構造 / 高分子電解質 / 2次元伝導 / ナノプロトニクス / 燃料電池 / 二次元界面 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では単分子厚さの高分子ナノシートを１層ずつ積層して得られるラメラ状組織体において、ラメラ界面が形成する2次元ナノ空間を利用した高分子電解質の創成とナノ空間におけるプロトン伝導機構について明らかにした。２次元ナノ空間を利用することで、弱酸をプロトンソースとして用いた場合にでも、既存の超強酸を利用するナフィオンに匹敵する高いプロトン伝導を達成した。さらにプロトンソース間の距離依存性よりこの高いプロトン伝導はプロトンソースが２次元ナノ空間においてオングストロームレベルの最適距離で配置されているために達成されていることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
プロトン伝導性高分子電解質は次世代のクリーンエネルギーである水素を利用した固体高分子形燃料電池に必須の部材である。これまでは、高いプロトン伝導性を達成するためには超強酸が必須と考えられ、その結果触媒、セルなどの周辺部材に大きな制限があった。本研究結果により２次元ナノ空間を利用することで、カルボン酸のような弱酸を用いても実用的に十分なプロトン伝導度を達成できることを証明した。これより、固体高分子形燃料電池の普及に寄与できる。さらに、２次元ナノ空間と生体膜界面の構造が類似していることから、生体のエネルギー生産機構解明についても貢献でた成果である。
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