| 研究概要 |
電気化学的・化学的・機械的耐久性に優れたハイブリッドプロトン伝導体を作製するために,シラン系カップリング剤をマトリックスに用いて,局所構造の制御と官能基の選択を行い,種々の条件下で試料を作裂するとともにその特性評価を行った。その結果,局所歪みの小さい六員環等の多員環構造のシロキサン結合を有する耐久性をもち,かつ化学的耐久性かつ熱的安定性を有する固体酸を均質に分散した有機-無機ハイブリッドを作製することができた。
試料のプロトン伝導性を増大させるためには,固体酸の導入が不可欠であるが,本研究においては,シリゾル分散系では,シリカ表面をスルフォン化することでプロトン伝導性を高めた。一方,硫酸処理石膏が150〜180℃付近でも無加湿条件下で高いプロトン伝導性を示すことが報告されている点を踏まえて,硫酸処理石膏を分散したハイブリッド試料の作製も行った。
シリカ分散系及び硫酸処理石膏において,10^<-3>〜10^<-2>S/cm程度の高い伝導率が達成できたが,燃料電池特性に関しては,関回路電圧が安定して取り出せるにも拘わらず,電流値が非常に小さいことが判明した。これは,電解質膜と電極触媒の間に十分なプロトンの伝導パスが形成されていないことが原因と推定された。そこで,電解質膜と電極触媒の界面の組織と構造を制御するとともに,新しく開発された電極触媒についても,種々の条件下で特性を評価することを計画している。
同時に,燃料電池の基本特性を比較する必要があることから,フッ素系イオン交換樹脂を用いて,耐久性を向上させた試料に関しても同様の解析を行い,両者を比較検討することによって,より優れた特性を示す電池を作製して,最終的には,直接メタノール形と中温度領域で動作する燃料電池の動作を実証することを目指して研究に取り組む。
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