Preparation of anhydrous polymer electrolyte membrane composed of chemically-crosslinked polymer having strongly acidic functional groups

具有强酸性官能团的化学交联聚合物无水聚合物电解质膜的制备

• 批准号: 21K05197
• 负责人: 野呂 篤史
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05197/
• 关键词: 脱保護; ポリスチレンスルホン酸; 架橋; イオン交換容量; 燃料電池; 電解質膜; 伝導率; スルホン酸エステル; 固体高分子形燃料電池; 高分子電解質膜; プロトン伝導率; 無加湿; 強酸性官能基; 架橋ポリマー; 架橋点; プロトン伝導

2021年度において、脱保護法を利用することでスルホン酸含有率の高いポリスチレンスルホン酸架橋物（CL-sSA）を合成していた。膜調製、伝導率測定の再現性に十分に注意をし、調製、測定を進めた。なお、膜のイオン交換容量（IEC）は滴定により決定し、5.0 mequiv/g以上であることを確認した。このCL-sSA膜の80℃、90%RHでの伝導率は0.93 S/cmであった。一般的に燃料電池用電解質膜として利用されるChemours のNR212（ナフィオン）の伝導率は0.15 S/cmであるため、CL-sSA膜は同条件で極めて高い高伝導率を示すことが分かった。化学架橋のために用いられるジビニルベンゼンを混ぜ込まずに、アルキル保護基で保護したスルホン酸エステルモノマー（スチレンスルホン酸n-ブチル）のみを重合させ、さらに脱保護することで得られる未架橋のポリスチレンスルホン酸は、加湿下では水分によって溶解するため膜としての形状を維持できず、CL-sSAでは化学架橋の有効性を見出すことができた。これらの成果をまとめてACS Applied Polymer Materials誌に論文を投稿し、受理がなされた。プレスリリース（科研費への謝辞記載）を発表したところ、国内外で大きな反響があり、日経電子版、日経産業新聞9面などで関連記事が取り上げられた。さらに、酸性官能基を有する架橋ポリマーにリン酸を浸み込ませた電解質膜も作製、無加湿下で伝導率を測定し、学会発表も行った。そのほか、酸性官能基を有する架橋ポリマーの合成、評価実験と並行して、塩基性官能基を有するポリマーに強酸性液体を浸み込ませて得られる電解質膜の作製及び評価、イオン性のポリマーの調製及び力学特性に関しても一部実験を実施した。

2021 annual に お い て, protection を using す る こ と で ス ル ホ ン acid containing rate high の い ポ リ ス チ レ ン ス ル ホ ン bridge acid content (CL - sSA) を synthetic し て い た. The <s:1> reproducibility of membrane modulation and 伝 conductivity measurement に is very に. Pay close attention to を めた, modulation and measurement を into めた. な お, membrane の イ オ ン exchange capacity (IEC) は titration に よ り decided し, 5.0 mequiv/g above で あ る こ と を confirm し た. <s:1> <s:1> CL-sSA membrane <s:1> 80℃, 90%RHで 伝 伝 conductivity で 0.93S /cmであった. General に with electrolyte membrane fuel cells と し て using さ れ る Chemours の NR212 (ナ フ ィ オ ン) の 伝 conductivity は 0.15 S/cm で あ る た め, CL - sSA film は で same conditions extremely め て high い 伝 conductivity を shown す こ と が points か っ た. Chemical bridging の た め に with い ら れ る ジ ビ ニ ル ベ ン ゼ ン を mixed ぜ 込 ま ず に, ア ル キ ル base で protect し た ス ル ホ ン acid エ ス テ ル モ ノ マ ー (ス チ レ ン ス ル ホ ン acid, n - ブ チ ル) の み を overlap さ せ, さ ら に off protection す る こ と で have ら れ る not bridging の ポ リ ス チ レ ン ス ル ホ ン under acid は, humidifying で は moisture に よ っ て dissolved す る た め membrane と し て の shape を maintain で き ず, CL - sSA で は chemical bridging の have sharper sex を shows す こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 れら れら achievements をまとめて に paper を submission れら accepted がなされた in ACS Applied Polymer Materials. プ レ ス リ リ ー ス (KeYanFei へ の xie records) を 発 table し た と こ ろ, domestic and foreign large で き な echo が あ り, day 経 electronic 経 industry news, nine な ど で masato even note が take り げ ら れ た. さ ら に, acid of functionality を have す る bridging ポ リ マ ー に リ を ン acid leaching み 込 ま せ た も as electrolyte membrane under the system, add wet で 伝 conductivity determination of を し line, learn 発 table も っ た. そ の ほ か, acid of functionality を have す る bridging ポ リ マ ー の synthesis, evaluation of 価 be 験 と parallel し て, salt basic functionality を have す る ポ リ マ ー を に strongly acidic liquid immersion み 込 ま せ て have ら れ る electrolyte membrane の cropping and び review 価, イ オ ン sex の ポ リ マ ー の modulation and び mechanical characteristics に masato し て も a be 験 を be applied し た.

项目成果

架橋したポリアクリル酸架橋物と無機酸からなる無水系電解質膜の調製

交联聚丙烯酸与无机酸无水电解质膜的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: 中山孟紀;佐藤克海;梶田貴都;野呂篤史
• 通讯作者: 野呂篤史

持続可能な社会を支えるゴム・エラストマー

支持可持续发展社会的橡胶和弹性体

• 发表时间: 2023
• 作者: 野呂篤史;梶田貴都;その他
• 通讯作者: その他

ブロック共重合体をベースとした無水系電解質膜のプロトン伝導率に及ぼす酸性度の影響

酸度对嵌段共聚物基无水电解质膜质子电导率的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 梶田貴都;野呂篤史;関隆広;松下裕秀;安藤雅樹;中村直樹
• 通讯作者: 中村直樹

ポリスチレン-b-イオン化ポリイソプレン-b-ポリスチレンブロック共重合体の力学特性に及ぼすイオン化率の影響

电离速率对聚苯乙烯-b-电离聚异戊二烯-b-聚苯乙烯嵌段共聚物力学性能的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 太田真瑚;梶田貴都;野呂篤史;野澤淳;小田亮二;橋本貞治
• 通讯作者: 橋本貞治

名古屋大学 野呂篤史講師

名古屋大学 讲师 野吕敦