高安定プロトン伝導性芳香族高分子電解質膜の高性能化・高靱性化に関する研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04746
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26040:構造材料および機能材料関連
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 三宅 純平 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30581409)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 高分子合成 / ポリフェニレン / イオノマー / 高分子電解質膜 / 補強膜 / 燃料電池

研究成果の概要

化学的に安定なポリフェニレンイオノマー(SPP-QP)と機械的に柔軟なポリエチレン多孔性基材(PE)から成る、フッ素を全く含まない新規な補強型高分子電解質膜(SPP-QP-PE)の開発に成功した。この補強膜(SPP-QP-PE)は、未補強膜(SPP-QP)に匹敵する高いプロトン伝導性とガスバリア性を有しつつ、未補強膜(SPP-QP)をはるかに上回る機械強度を有することを明らかにし、燃料電池発電において優れた性能と耐久性を併せ持つことを実証した。

自由記述の分野

高分子化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ポリフェニレンイオノマーは、その極めて高い化学的安定性ゆえに、各種エネルギーデバイスにおける電解質材料として注目を集めている。しかしながら、高分子主鎖が剛直なフェニレン基のみで構成されているため、硬くて脆い膜になりやすく、機械的強度に富み柔軟であることが求められる隔膜としての利用は難しいとされてきた。本研究は、そのようなポリフェニレンイオノマー膜が有する課題の解決法を提案するものであり、特に、燃料電池や水電解システムへの応用が期待できる。