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。

在2021财年，使用脱旋触触法合成了具有高磺酸含量的聚苯乙烯磺酸交联产物（CL-SSA）。进行准备和测量，以仔细注意膜制备和电导率测量的可重复性。膜的离子交换能力（IEC）由滴定确定，并确认为5.0 mequiv/g或更多。该Cl-SSA膜在80°C和90％RH的电导率为0.93 s/cm。由于通常用作燃料电池的电解质膜的NR212（Nafion）的电导率为0.15 s/cm，因此发现Cl-SSA膜在相同条件下表现出极高的电导率。仅通过聚合将磺酸酯酯单体（N-丁基苯乙烯磺酸盐）聚合而获得的非交联的聚苯乙烯磺酸，而被烷基保护组保护而无需将其与divinylbenzene混合与用于化学交叉链接的divinylbenzene，并且在水中脱离的化学效果是在化学下构建的，因此无法脱离化学，因此，脱落的效率是构建的，并且是在化学上构建的。 Cl-SSA。收集这些结果并提交给ACS应用的聚合物材料，并接受。当发布新闻稿（科学研究基金的致谢）时，它在国内和国际上都收到了巨大的反应，并且在Nikkei Electronic Edition和Nikkei Sangyo Shimbun的第9页上介绍了相关文章。此外，还产生了一种电解质膜，其中将磷酸注入具有酸性官能团的交联聚合物，并且在不加湿的情况下测量了电导率，并在学术会议上进行了演示。此外，与具有酸性官能团的交联聚合物的合成和评估实验并行，进行了一些实验，以涉及通过将强酸性液体浸入具有基本官能团的聚合物中的聚合物，制备和机械性能的基本官能团的聚合物中获得的电解质膜的制备和评估。