プロトン伝導性イオン液体ポリマーを用いた新規固体高分子形燃料電池の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23685051
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 鶴岡工業高等専門学校
• 研究代表者: 森永 隆志 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, その他 (30467435)
• 連携研究者: 佐藤 貴哉 鶴岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (30399258) ; 辻井 敬亘 鶴岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (00217308)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 複合材料・物性 / 高分子合成 / 高分子構造・物性 / 燃料電池 / ナノ材料

研究概要

電解質のプロトン伝導に水が不可欠であるという固体高分子形燃料電池（PEFC）の駆動条件の制約を解決するために、新規PEFC用固体電解質の開発を行った。具体的には、プロトン伝導に水を必要とせず、熱的・化学的安定性に優れる重合性イオン液体を新規に合成し、リビングラジカル重合により合成したイオン液体型ポリマー付与シリカ複合微粒子を基材としたイオン液体系固体電解質を作製した。この電解質は高いイオン伝導性を有しており、これを搭載したPEFCは無加湿条件下での駆動が可能であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Controlled Polymerization of Protic Ionic Liquid Monomer by ARGET-ATRP and TERP (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Nakamura, Kouji Nakanishi, Shigeru Yamago, Yoshinobu Tsujii, Kenichi Takahashi, Takashi Morinaga, Takaya Sato
  • 雑誌名: Macromolecular Rapid Communications 巻: Vol. 35 ページ: 642−648
  • DOI: 10.1002/marc.201300855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Conductive Plastic Crystals Based on Fluorohydrogenate Anions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Taniki, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Kan Hachiya, Takashi Morinaga, Takaya Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: Vol. 117 ページ: 955-960
  • DOI: 10.1021/jp311558h
  • 査読あり
• [雑誌論文] A thin layer including a carbon material improves the rate capability of an electric double layer capacitor (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaya Sato, Shoko Marukane, Takashi Morinaga, Taichi Uemura, Kunihiro Fukumoto, Satoshi Yamazaki
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: Vol. 196 ページ: 2835-2840
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2010.10.095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel solid-state polymer electrolyte of colloidal crystal decorated with ionic-liquid polymer brush (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaya Sato, Takashi Morinaga, Shoko Marukane, Takuya Narutomi, Tatsuya Igarashi, Yuko Kawano, Kohji Ohno, Takeshi Fukuda, Yoshinobu Tsujii
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Vol. 23 ページ: 4868-4872
  • DOI: 10.1002/adma.201101983
  • 査読あり
• [学会発表] Precise synthesis of ionic liquid-type polymer by living radical polymerization and its application for polymer electrolytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga
  • 学会等名: Energy Technology Research Workshop, Session 2 : Solar Thermal Energy
  • 発表場所: Steigenberger Alpenhotel, Gstaad-Saanen, Switzerland
  • 年月日: 2014-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体型濃厚ポリマーブラシ付与シリカ微粒子を用いた燃料電池用電解質の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森永隆志、本間彩夏、丸金祥子、佐藤貴哉、森利之、大野工司、辻井敬亘
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター (A-I10-007)
  • 年月日: 2013-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] Controlled Synthesis of Protic Ionic Liquid-type Polymer by ARGET-ATRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Shun Tanno, Saika Honma, Takashi Morinaga and Takaya Sato
  • 学会等名: The 3rd international Symposium on Technology for Sustainability (ISTS2013)
  • 発表場所: THEi Hall Hong Kong Institute of Vocational Education, Tsing Yi, Hong Kong (Session 20-P2 : Applied Science III, ID29)
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] リビングラジカル重合によるイオン液体型ポリマーの構造設計と電池材料への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森永隆志、本間彩夏、丸金祥子、佐藤貴哉、大野工司、辻井敬亘
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: (3C09)
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Development of a Protic Polymer Electrolyte for Fuel Cell using Ionic Liquid-type Polymer (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga, Saika Honma, Takaya Sato, Kohji Ohno, Yoshinobu Tsujii
  • 学会等名: IUPAC 44th World chemistry Congress, Material Science
  • 発表場所: Istanbul Lutfi Kırdar Congress and Exhibition Center, Istanbul Turkish (P-0399)
  • 年月日: 2013-08-12
• [学会発表] Fabrication of Protic Solid-State Polymer Electrolyte using Silica Particles Grafted with Ionic Liquid Polymer Brush (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga, Saika Honma, Takaya Sato, Kohji Ohno, Yoshinobu Tsujii
  • 学会等名: 1st International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials
  • 発表場所: Royal On the Park Hotel, Brisbane, Australia (ICEAN-2012, 6E-IL-2)
  • 年月日: 20121022-25
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a Novel Polymer Electrolyte for Fuel Cell using Silica Particles Grafted with Concentrated Ionic-Liquid Polymer Brush (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga, Saika Honma, Takaya Sato, Kohji Ohno, Yoshinobu Tsujii
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan (A2-O27-016, IUMRS-ICEM 2012)
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] 機能性イオン液体によるPEFC用電解質膜の新規設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森永隆志、本間彩夏、佐藤貴哉、大野工司、辻井敬亘
  • 学会等名: 平成24年度第43回繊維学会夏季セミナー
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] Development of Novel Polymer Electrolyte using Concentrated Polymer Brush and Ionic-Liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga
  • 学会等名: The 4th GREEN Symposium
  • 発表場所: NIMS, Namiki Site
  • 年月日: 2012-06-26
• [学会発表] Fabrication of protoic solid-state polymer electrolyte of colloidal crystal decorated with ionic liquid polymer brush (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morinaga, Saika Honma, Takaya Sato, Kohji Ohno, Yoshinobu Tsujii
  • 学会等名: International Association of colloid and interface scientists, Conference
  • 発表場所: Sendai International Center, Sendai, Japan (S5P16-17, IACIS2012)
  • 年月日: 2012-05-16
• [図書] "Preparation, physicochemical properties and battery applications of a novel poly(ionic liquid)", Chapter27 in Ionic Liquids–New Aspects for the Future, edited by : Dr. Jun-ichi Kadokawa (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaya Sato, Takashi Morinaga, Takeo Ishizuka
  • 出版者: InTech-Open Access Publisher, Rijeka, Croatia, (ISBN 980-953-51-0937-2)
• [図書] "Ionic Liquids for the Electric Double Layer Capacitor Applications", Chapter 6 in Applications of Ionic Liquids in Science and Technology, edited by : Prof. Scott Handy (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaya Sato, Shoko Marukane, Takashi Morinaga
  • 出版者: InTech-Open Access Publisher, Rijeka, Croatia, (ISBN 979-953-307-202-8)
• [備考]
  • URL: http://ts.tsuruoka-nct.ac.jp/
• [産業財産権] ケイ素化合物およびその製造方法、並 びにその利用 (2012)
  • 発明者名: 菱川 靖浩、小島 正章、森 永 隆志、佐藤 貴哉
  • 権利者名: 東洋ゴム工業株式会社/独立行政法 人国立高等専門学校機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-84289
  • 出願年月日: 2012-04-02
  • 外国
• [産業財産権] ゴムまたはプラスチック補強材および その製造方法、並びにゴム組成物及びプラス チック組成物 (2012)
  • 発明者名: 菱川 靖浩、小島 正章、森 永 隆志、佐藤 貴哉
  • 権利者名: 東洋ゴム工業株式会社/独立行政法 人国立高等専門学校機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-84290
  • 出願年月日: 2012-04-02
  • 外国