超強酸基を有する高分子プロトン導電体に関する研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656427
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (50277761)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 燃料電池 / 超強酸 / プロトン伝導 / 電解質膜

研究概要

固体高分子形燃料電池(PEFC)の高性能化を目的として、芳香族高分子への超強酸基の導入効果を検討した。ヨウ素あるいは臭素を置換した前駆体ポリアリーレンエーテルを合成し、Ullmann 反応により超強酸基を導入した。超強酸基を導入することにより、ポリアリーレンエーテル電解質膜の相分離構造が発達すること、プロトン導電率が向上することを明らかにした。特に、親水部と疎水部の配列を制御したブロック共重合体でその効果が顕著であった。超強酸置換型ポリアリーレンエーテル電解質膜は、燃料電池運転試験においても優れた性能を示した。

研究成果

• [雑誌論文] 次世代燃料電池を目指した高分子電解質膜の最近の進展 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治、渡辺 政廣
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 12 ページ: 35-40
• [雑誌論文] Block Poly(arylene ether sulfone ketone)s Containing Densely Sulfonated Linear Hydrophilic Segments as Proton Conductive Membranes (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyatake, D. Hirayama, B. Bae, M. Watanabe
  • 雑誌名: Polym. Chem 巻: 3 ページ: 2517-2522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Superacid-Modified Poly(arylene ether sulfone)s via Post-Bromination (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Shimura, M. Watanabe, K. Miyatake
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 2 ページ: 5199-5204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of Sulfonated Poly(arylene ether) Block Copolymers as Proton Conductive Membranes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshi, B. Bae, M. Watanabe, K. Miyatake
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 85 ページ: 389-396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sulfonated Poly(arylene ether sulfone ketone) Multiblock Copolymers with Highly Sulfonated Blocks. Long-Term Fuel Cell Operation and Post-Test Analyses (2011)
  • 著者名/発表者名: B. Bae, K. Miyatake, M. Uchida, H. Uchida, Y. Sakiyama, T. Okanashi, M. Watanabe
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 3 ページ: 2786-2793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of Sulfonated Poly(arylene ether)s Containing Azole Groups (2011)
  • 著者名/発表者名: B. Bae, S. Kawamura, K. Miyatake, M. Watanabe, J. Polym. Sci. A
  • 雑誌名: Polym. Chem 巻: 49 ページ: 3863-3873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polybenzimidazole Block Sulfonated Poly(arylene ether sulfone) Ionomers (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Ng, B. Bae, K. Miyatake, M. Watanabe
  • 雑誌名: Chem. Commun ページ: 8895-8897
  • 査読あり
• [学会発表] Poly(arylene ether) Multiblock Ionomer Membranes with Densely Sulfonated Hydrophilic Block: Evaluation of Connecting Groups (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshi, B. Bae, M. Watanabe, K. Miyatake
  • 学会等名: Advances in Polymer electrolyte Membrane Fuel Cell Systems 2013
  • 発表場所: Asilomar, USA
  • 年月日: 20130217-20
• [学会発表] Sulfonated Poly(arylene ether) Multiblock Copolymer Membranes: Effect of Hydrophilic Blocks (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Miyatake
  • 学会等名: Advances in Polymer electrolyte Membrane Fuel Cell Systems 2013
  • 発表場所: Asilomar, USA
  • 年月日: 20130217-20
• [学会発表] Performance and Durability of MEAs with Hydrocarbon Membranes and Binders" (Invited lecture) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyatake
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fuel Cells
  • 発表場所: Rose Island, USA
  • 年月日: 20120805-10
• [学会発表] Ion Conductive Aromatic Polymers for Fuel Cells" (Invited lecture) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyatake and M. Watanabe
  • 学会等名: 12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing (BMMP-12)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20120124-27
• [学会発表] 燃料電池用プロトン導電性芳香族ブロック共重合体膜 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 第22回日本 MRS 学術シンポジウム 2012
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] ポリアリーレンエーテルブロック共重合電解質膜における親水部ブロックの効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治、平山 太悟、宮原 崇泰、渡辺 政廣
  • 学会等名: 高分子学会第61回討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 炭化水素系燃料電池膜材料 SABC の劣化解析 -初期品の ^H,^CNMR の帰属- (2012)
  • 著者名/発表者名: 高崎 万里、中川 義嗣、木村 一雄、佐藤 信之、ベ ビョンチャン、宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 高分子学会第61回討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] イオン伝導性高分子の合成と燃料電池への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] イオン導電性芳香族高分子:設計、合成と燃料電池への応用"(依頼講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治
  • 学会等名: 高分子学会12-3ポリマーフロンティア21
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] ポリエーテル系炭化水素電解質膜を用いたPEFCの氷点下起動特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月 崇史、内田 誠、宮武 健治、内田 裕之、渡辺 政廣
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] 燃料電池の高性能化を目指した新型高分子電解質への挑戦:炭化水素系材料の可能性"(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 新規スルホン酸化ポリエーテルブロック共重合体膜の合成と特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 次世代燃料電池を目指した高分子電解質膜の開発"(依頼講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治
  • 学会等名: 新化学技術推進協会エネルギー・資源技術部会 エネルギー分科会講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-02-06
• [学会発表] Sulfonated Block Poly(arylene ether sulfone) Membranes via Oligomeric Sulfonation" (Invited lecture) (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Miyatake, B. Bae, and M. Watanabe
  • 学会等名: European Materials Research Society 2011 Spring Meeting
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20110509-13
• [学会発表] Sulfonated poly(arylene ether sulfone) block copolymers with imide and imidazole groups in hydrophobic blocks (2011)
  • 著者名/発表者名: ヌ フェイフェイ、斎藤 隼平、ベ ビョンチャン、宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 高スルホン酸基密度を有するスルホン酸化ポリエーテルブロック共重合体膜の合成と物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平山 太悟、ベ ビョンチャン、宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 高分子学会第60回討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] 超強酸性基を導入した芳香族高分子電解質膜の合成および物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 志村 拓哉、三神 武文、宮武 健治、渡辺 政廣
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 炭化水素系電解質膜の高性能化・高耐久化を目指した分子構造の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮武 健治、ベ ビョンチャン、渡辺 政廣
  • 学会等名: 第18回燃料電池シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-18
• [備考]
  • URL: http://www.clean.yamanashi.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.fcgroup.yamanashi.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://erdb.yamanashi.ac.jp/rdb/A_DispDetail.Scholar?fid=0&id=B2D169872D1B3FE3