2006 Fiscal Year Annual Research Report
高プロトン伝導性ガラスの開発とその燃料電池への応用
Project/Area Number |
05F05417
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Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
Principal Investigator |
野上 正行 名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
UMA Thanganathan 名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 外国人特別研究員
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Keywords | プロトン / 伝導体 / ガラス / 電解質 / 燃料電池 |
Research Abstract |
本研究では、燃料電池の電解質膜として有用な高プロトン伝導性電解質膜を作製するために、ガラスとヘテロポリ酸(PMAやPWA)とのハイブリッド化膜の作製と電解質に応用するのに必要な特性について検討した。PO(OCH_3)_3とSi(OC_2H_5)_4を原料にしたゾル・ゲル法によって前駆体溶液を作製し、PMAあるいはPWAを混合して均質な溶液を用いることで0.1〜0.3mmの厚さの膜を得た。それを空気中で600℃にまで加熱してP_2O_5-SiO_2-PMA/PWAハイブリッド膜を作製した。作製した試料の細孔径は2〜6nmで、比表面積が400〜700m2/gと高い多孔質なものであった。電導度は30℃から90℃の範囲で10^<-3>〜10^<-0>S/cmと高い値を示した(室温での電導度は140mS/cm)。ハイブリッド膜を電解質にし、白金/カーボン-ナフィオンだヘテロポリリン酸を電極・触媒にして燃料電池を組み立て、その電池特性を測定したと。結果として、水素・酸素を燃料として送り、30℃で相対湿度30%の条件下で特性を測定したところ、出力と電流密度がそれぞれ、;20mW/cm^2と80mA/cm^2になることがわかった。ガラス電解質の厚みや、その表画での電極や触媒との接触状態が燃料電池特性に大きく影響していることもわかった。とりわけ、接触状態での抵抗値を下げることが、重要で、その工夫をすることで、現在、35mW/cm^2程度にまで上げることができている。さらに、ガラスの細孔サイズ、細孔表画積および容積を制御することでガラスのブロトン電導度を更に上昇させることも可能であることが分かってきており、これらを合わせて燃料電池特性の最適化を行うことで、単セルで100mW/cm^2を越える出力を得ることも可能との見込みが得られており、ナフィオン製燃料電池に替わるオールセラミックス製燃料電池の開発を目指していく。
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Research Products
(11 results)