固体中の酸高密度構造でのH+の挙動解析と湿度に依存しないH+伝導膜の開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14455
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小川 敬也 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (90748550)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: プロトン伝導

研究成果の概要

多孔質基材に無機粒子であるAcac-Zrが50wt%程度で充填できることが判明した。さらに、Acac-Zrをリン酸や、ホスホン酸であるHydroxyethylidinediphosphoric acidやaminotris(methylenephosphonic acidと反応させたZrPi, ZrHEDP, ZrATMPに変換したあとも、50wt%の充填率を保つことが分かった。そしていずれも80 ℃ 95%RHの条件で1 mS/cmのオーダーでプロトン伝導性を示し、ZrHEDPに変換した膜は6.3 mS/cmを示した。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本膜は湿度依存性の低いプロトン伝導性膜を開発をする上で重要な技術の確立につながった。そして後からホスホン酸とAcac-Zrを反応させて変換するために、ホスホン酸に機能性分子を修飾し、プロトン伝導膜に限らず、任意の機能性分子を高密度に持ったフレキシブルな薄膜に成功したと言える。上述の層分離構造も、孤立した無機粒子が減る、すなわち無機粒子の特性を十分に発揮する上で有用であると言える。