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1.無水プロトン伝導性高分子の創成
アミノ基を有する塩基性の炭化水素系高分子電解質を合成した。ポリスルフォンやポリフェニレン誘導体にアミノ基を効率的に導入する手法を確立し、数種類の塩基性高分子電解質材料を得ることができた。これら塩基性高分子電解質に対するリン酸のドープを検討し、酸塩基複合型の高分子電解質を得た。この電解質材料を用いた燃料電池は120-160℃の温度領域による発電が可能であり、200mWcm^<-2>程度の出力が得られた。
酸塩基複合型高分子電解質のプロトン伝導性を向上するために、リン酸以外の強酸の導入も試みた。
2.高温PEFCの要素技術の確立
17年度は、高温PEFCの発電の課題である触媒層の検討を行った。バインダー材料として、通常のナフィオン、ナフィオン/リン酸複合体、ポリベンズイミダゾール/リン酸複合体、スルホン化フラーレン、スルホン化した導電性高分子を合成し、それを用いた電解質膜・電極接合体(MEA)を作成した。発電試験の結果、高温PEFCでは、ナフィオン/リン酸複合体がバインダー材料に最も適しており、他のバインダーでは充分な発電性能が得られなかった。同様に、通常のPEFCにも同様のバインダー材料を試したところ、スルホン化フラーレンにおいて、ナフィオンバインダーに対し充分な優位差が確認された。これは、スルホン化フラーレンの無水プロトン伝導性によるものと考えられる。また、この材料はPEFCの耐久性を向上させる耐ラジカルクエンチ効果があることがわかった。
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