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プロトン輸送を促進できる炭化水素系高分子電解質の分子構造について検討を行った。具体的には、スルホン酸化ポリイミド電解質においてトリアゾール基などの易動性水素を含む分子骨格の導入を試みた。トリアゾール基を含まない従来ポリイミド膜との比較から、トリアゾール基の導入は酸化分解・加水分解耐性を維持したまま耐熱性、機械強度の向上をもたらすことが明らかになった。この新型ポリイミド電解質膜はトリアゾール基の存在により親水性が増大しており、従来ポリイミド膜よりも低い湿度でも高いプロトン導電率を示した。新型ポリイミド電解質膜は、乾燥及び加湿のいずれの条件下においてもフッ素系電解質膜Nafionと比較して極めて低い水素・酸素透過性を示した。さらにガス透過性の温度依存性も小さく、高温運転に適しているがわかった。低湿度におけるプロトン導電率を改善するため、スルホン酸基を有するケイ素酸化物の添加効果についても検討している。
電極触媒層用のバインダーとして高い触媒利用率とガス拡散性を両立できる新規な高分子電解質を設計した。本年度は、分子サイズを制御したポリイミド電解質について焦点を絞り、分子末端にスルホン酸基が局在化して存在する多分岐状オリゴマーを合成した。核磁気共鳴スペクトルや滴定により、目的とする分岐状オリゴマーの構造を確認した。既にMw=4〜33kDa程度のいくつかの分岐状ポリイミド電解質の合成に成功しており、更に詳細な構造解析を進めている。
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