| 研究概要 |
燃料電池を初めとする水素エネルギー関連デバイスへの応用を考え、低温領域(マイナス温度域〜150℃)かつ低湿度環境で高いプロトン伝導性ガラスおよび薄膜の作製を試み、燃料電池の電解質としての特性について調査した。
1.ゾルゲル法による多孔質ガラスを作製し、ガラス作製条件やガラス組成と、得られたガラスの細孔特性と伝導特性との関連を検討した結果、-30℃から150℃の広い温度領域で10mS/cm以上の電導度を示すガラスの得られることがわかった。中でも、P_2O_5を含み、細孔径が5nmより小さいガラスは、室温でも100mS/cmもの高い電導度を示すものであった。
2.ガラスの耐水性に及ぼすTiO_2,ZrO_2,Al_2O_3などの添加の効果を調べた結果、いづれの酸化物も効果のあることがわかった。
3.界面活性剤をテンプレートに用いて、シリカ系ガラス薄膜を作製した。CTAB系の界面活性剤を用いると、細孔径が小さく、かつ方向性を有した細孔組織になることがわかった。
4.ナフィオン系樹脂とのハイブリッド作製についても検討した。ゾルゲル法で作製したシリカ系ガラスとのハイブリッド膜の作製に成功し、アルコールの存在下でも、ほとんど膨潤しない電解質の得られることがわかった。
5.作製したガラスの電解質としての応用の可能性についても検討し、発電動作を確認した。発電能力は小さく、作製したガラスに適した電極、触媒の開発が必要であることがわかった。
作製したガラスおよびガラス薄膜の細孔特性と電導度との関係についても、解明したプロトン伝導機構と合わせて検討した結果、燃料電池やセンサーなどの電解質として応用できる見通しが得られた。今後は、無機系電解質に適した触媒の開発と、そのシステム化によって、実用化に向けた検討を行っていく。
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