2003 Fiscal Year Annual Research Report
中温作動型燃料電池用プロトン伝導体シートの作製と評価
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14550669
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (70295723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (20293756)
辰巳砂 昌弘 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50137238)
忠永 清治 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90244657)
逆井 基次 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50124730)
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| Keywords | プロトン伝導体 / 無機-有機コンポジット / 耐熱性高分子 / 燃料電池 / 中温領域 / ホスホシリケートゲル / ゾルゲル法 / ポリイミド |
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| Research Abstract |
中温領域(100〜200℃)で作動可能な燃料電池を構築するために、耐熱性を有する固体高分子形燃料電池用電解質シートの作製、セル構築条件の最適化およびゲルの化学的耐久性の改善を行った。
1.ホスホシリケートゲルと耐熱性高分子からなるコンポジットシートの作製と特性評価
i)ホスホシリケートゲル-ポリイミド系コンポジットシート
これを電解質に用いた燃料電池の発電特性については、150℃、相対湿度18%条件においてOCVが0.72V、最大電力密度が28mWcm^<-2>を示し、従来よりも特性が向上した。またこの条件において10時間以上の連続発電が可能であった。
ii)ホスホシリケートゲル-ポリアミドイミド系コンポジットシート
30℃、相対湿度60%条件で2.2×10^<-4>Scm^<-1>を示し、150℃、相対湿度18%条件では1.5×10^<-3>Scm^<-1>を示した。この導電率は、110℃での8.8×10^<-3>Scm^<-1>をピークにそれ以上の温度では徐々に低下した。燃料電池の発電特性については、30℃、相対湿度60%条件においてOCVが0.95V、最大電力密度が52mWcm^<-2>と非常に高い値を示すが、100℃以上の温度で吸着水が脱離することにより、シートの細孔が生じ、ガスのクロスオーバーにより、OCVが0.1V程度まで低下した。
2.ホスホシリケートゲルへの第三成分の添加による化学的耐久性の改質
150℃で熱処理したスズおよびタンタル添加系のゲルは、30℃、相対湿度60%に3時間保持しても、90%以上のリン酸を保持することがわかった。しかし、プロトン伝導性は低く、特に130℃、相対湿度0.7%条件では、150℃熱処理のもので、Siに対してSnを0.05モル比添加したゲルが3.2×10^<-4>Scm^<-1>、Taを0.05モル比添加したゲルでは2.7×10^<-4>Scm^<-1>となった。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] A.Matsuda, et al.: "Preparation and Characterization of Thermally Stable Proton-Conducting Composite Sheets Composed of Phosphosilicate Gel and Polyimide"Solid State Ionics. 162-163. 247-252 (2003)
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[Publications] A.Matsuda, et al.: "Proton Conductivity at Medium Temp erature Range and Chemical Durability of Phosnhosilicate Added with a Third Component"Solid State Ionics. 162-163. 253-259 (2003)
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[Publications] K.Tadanaga, et al.: "Preparation of Proton Conductive Inorganic-Organic Hybrid Films from 3-Glycidoxylpropyltriethoxysilane and Orthophosphoric Acid"Chemistry of Materials. 15・[9]. 1910-1912 (2003)
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[Publications] K.Tadanaga, et al.: "Inorganic-Organic Hybrid Films from 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane and Orthophosphoric Acid as Medium Temperature Fuel Cells"Electrochemistry Communications. 5・[8]. 644-646 (2003)
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[Publications] 忠永清治 他: "中温作動燃料電池用プロトン伝導性無機-有機複合体電解質膜"工業材料. 51, No.4. 35-38 (2003)
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[Publications] 松田厚範 他(分担執筆): "ゾル-ゲル法により作製したプロトン伝導性無機-有機複合体電解質シート"技術情報協会. 234 (2003)
