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2015 年度 実績報告書

プロトン伝導性ガラスファイバーのナノ先鋭化による局所H+注入技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25630286
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

大幸 裕介  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70514404)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードプロトン伝導性ガラス / イオン放出 / プロトン注入 / 燃料電池
研究実績の概要

昨年度までにプロトン伝導性ガラスのファイバー化およびメニスカスエッチング法による先鋭化(1μm以下)と、自作のイオン電流測定装置によるイオンの電界放出(イオン電流)を確認した。メニスカスエッチングによって先鋭化されたガラスファイバー先端の形状は、HF濃度やエッチング溶液への浸漬時間によっておよそ3˚~20˚まで変化した。また、EDS 分析よりエッチング処理前後でガラスファイバーの組成に変化の無いことを確認した。実際のH+被照射面積は正確に定量できていないことから、引抜き電極の穴径 (直径 3.5 mm)で電流値を規格化して計算している。電界強度の増加に伴いイオン電流が指数関数的に増加する典型的なイオン放出挙動を高い再現性で確認することができ、イオン電流値は550℃において400 pA/cm2程度と算出された。自作のチャンバ-は2室構造で前室に水素ガスを供給することで、燃料電池のアノード反応と同様に水素ガスから解離したH+がガラスファイバーに供給される。一定加速電圧(@4 kV/cm)において、数日間安定にH+連続放出が可能であることも確認した。H+を高分子膜(ポリアニリン)に対して照射した前後の構造変化を赤外線分光法を用いて調べた結果を示す。H+を照射することで、2重結合C=Nやベンゼン環に帰属されるピークは大きく減少し、この部分の結合が開裂したことを示している。他方、プロトン付加と思われるN-H結合およびC-N結合の増加が確認された。この結果よりプロトン伝導性ガラスファイバーからH+が放出していることを実証した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 銀イオン伝導性ガラスファイバーからの電界Ag+イオン放出及びAgナノ粒子生成2015

    • 著者名/発表者名
      瀬川恭平、大幸裕介、本多沢雄、岩本雄二
    • 学会等名
      平成27年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-12-12
  • [学会発表] プロトン伝導性からみた溶融法とゾル-ゲル法2015

    • 著者名/発表者名
      大幸裕介
    • 学会等名
      日本ゾルーゲル学会第13回討論会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトン伝導性ガラスからのH+放出及びH+注入による機能発現2015

    • 著者名/発表者名
      水谷聖、大幸裕介、本多沢雄、岩本雄二
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] 分相・結晶化によるガラスの高機能化2015

    • 著者名/発表者名
      大幸裕介
    • 学会等名
      第47回ガラス部会夏季若手セミナー
    • 発表場所
      メルパルク松山
    • 年月日
      2015-08-03 – 2015-08-05
    • 招待講演
  • [産業財産権] イオン発生器2016

    • 発明者名
      大幸裕介、水谷聖
    • 権利者名
      大幸裕介、水谷聖
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-056970
    • 出願年月日
      2016-03-22

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公開日: 2017-01-06  

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