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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

基本信息

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

项目摘要

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。

In 2021, the acid bridge compound (CL-SA) was synthesized by using the high acid content method. The reproducibility of film modulation and conductivity measurement is very important. The membrane exchange capacity (IEC) is determined by titration and confirmed by 5.0 mequiv/g or more. The conductivity of the CL-SA film at 80℃ and 90%RH is 0.93 S/cm. General fuel cell electrolyte membranes have a conductivity of 0.15 S/cm in the presence of Chemours NR212 and CL-SA membranes under the same conditions. Chemical bridging is a complex process that involves the protection of the protective group. The shape of the membrane is maintained when the water is dissolved in the solution under humidification, and the chemical bridge is effective. ACS Applied Polymer Materials Journal papers submitted and accepted Copyright © 2016 - 2017 All Rights Reserved. In the presence of acidic functional groups, the electrolyte membrane is prepared, and the conductivity is measured without humidification. The synthesis, evaluation and synthesis of bridging molecules with acidic functional groups, the existence of basic functional groups, the preparation and evaluation of electrolyte membranes with strong acidic liquids, the modulation and mechanical properties of bridging molecules with acidic functional groups, and the implementation of some of the above methods are described.