2006 Fiscal Year Annual Research Report
電気化学デバイス用イオン液体の機能発現に関する研究
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17073013
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
萩原 理加 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30237911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野平 俊之 京都大学, 助教授 (00303876)
宇井 幸一 岩手大学, 工学研究科, 助教授 (60360161)
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| Keywords | イオン液体 / 溶融塩 / 電気化学 / イオン導電性 / 粘性率 / 燃料電池 / 電気ニ重層キャパシタ |
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| Research Abstract |
イミダゾリウムなどの含窒素ヘテロ環カチオンとフルオロハイドロジェネートアニオンの組み合わせが室温で安定なイオン液体を与えるが、いずれのカチオンの場合も室温で解離圧のない安定な組成はほぼ同じ値をとり、室温では(FH)2F-と(FH)3F-が混じっている状態、平均組成で(FH)2.3F-という値をとることが示された。一方セシウムフルオロハイドロジェネートCs(FH)nFは、脂肪族四級アンモニウム塩と同様、室温で解離圧がわずかにあり、真空引きやガスパージなどによってHFを失い、アニオンはこの組成で安定化されない。Cs(FH)2.3Fの中性子回折実験、RMC計算により、アニオン構造中に(FH)3F-イオンのような分岐のあるアニオンが存在せず、直鎖のアニオンが大部分であることが示された。組成から考えてHFの中性オリゴマー分子も構造中に存在することを意味し、解離圧がゼロにならないことと符号する。このように上述の環状アンモニウムカチオンの塩とそれ以外の場合では、あきらかにアニオンの構造に違いがあることが示唆された。
1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMIm)塩については、HF組成がかなり小さい塩でも液体状態を保つことがわかった。HF組成が小さいほど熱的安定性が増し、EMIm(FH)1.3Fでは130℃でもHFの解離圧が事実上ない、不揮発性塩として取り扱うことができることを確認した。フルオロハイドロジェネート塩を電解質に用いたイオン液体燃料電池FHFCについては、さらに熱的安定性を高めるため、アニオンのHF組成の低いEMIm(FH)1.3Fとポリマーを複合化し、これを膜電解質として用いた燃料電池の試験を行っている。100℃以上の中温無加湿条件下での作動試験でも発電可能であることをすでに実証した。60℃で80mWcm-2の最高出力密度を達成している。
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