高プロトン伝導性ガラス膜の合成

高质子传导玻璃膜的合成

• 批准号: 07239229
• 负责人: 阿部 良弘
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07239229/
• 关键词: プロトン; 電気伝導; ガラス; リン酸塩; ゾル・ゲル法

室温で高い電気伝導度を有し、化学安定性に優れた高プロトン伝導性ガラス膜の開発するために、伝導度とガラス内のプロトンの結合状態との関連性を調べ、また、高プロトン伝導性ガラスを得るために、より多くの水素結合性プロトンを含有したガラスの組成および作製条件についての検討を行った。ガラスは、大面積化や薄膜化などの点で、焼結体に比べて利点があり、水素ガスセンサーや水素燃料電池などの固体電解質としての応用が期待できる。無アルカリで分子状の水を含まないリン酸塩ガラスの伝導度(σ_<417>)は、プロトン濃度([H^+](mol/l))に対して実験式:σ_<417>=A_0[H^+]^2で表され、A_0はOH結合エネルギー(v_<OH>)とlogA_0=-0.00970v_<OH>+17.1で表されることが分かった。このことから、高プロトン伝導性ガラスは、“低いv_<OH>"、“高い[H^+]"で実現できると予測できた。多くの分子状の水を含むガラスをゾル・ゲル法によって作製した。プロパノールに溶解したP_2O_5にZr(OC_3H_7)_4を反応させ、加水分解した後、60〜120℃で数週間乾燥させて1〜2mm厚のゲル膜を得た。DTA-TG測定から、ゲルには分子状の水(200℃付近までに離脱する水)が多く含まれているのがわかった。50%の相対湿度中で測定した伝導度は高く、60〜70℃で乾燥して作ったゲルの、室温での伝導度は10^<-2>S/cmのオーダーであった。また、その活性化エネルギーは0.15〜0.18eVであった。このような値は、これまで最高の高プロトン伝導性を示すとされている他の結晶での値と同等か、それより高い可能性があり、伝導性の高い“Superprotonic conductor"とも呼ぶべき非晶体が合成できることがわかってきた。今後、化学安定性や大面積化などを含め、実用性のあるガラス膜の作製の検討を行っていく。

It has high electrical conductivity at room temperature, excellent chemical stability, and high electrical conductivity. The opening of the membrane, the conductivity of the membrane, the binding state of the conductor, and the correlation Tune べ, また, high プロトン伝 conductivity ガラスをget るために, より多くのhydrogen bindingプロトンをcontains したガラスの consist of および production conditions についての検question を行った.ガラスは, large-area and thin-film などの点で, 焼 compound に比べて sharp point があり, water element Hydrogen fuel cell solid electrolyte is expected to be used. No アルカリでmolecular の水をcontaining まないリン acid 桩ガラスの伝 conductivity (σ_<417>)は, プロトン concentration ([H^+](mol/l))に対して実験 Formula:σ_<417>=A _0[H^+]^2でTable され, A_0はOH combined with エネルギー(v_<OH>)とlogA_0=-0.00970v_<OH>+17.1でTable されることが分かった.このことから, 高プロトン伝 conducting ガラスは, "高いv_<OH>", "高い[H^+]" で実appears できると Predicted できた.くのMolecular の水をcontaining むガラスをゾル・ゲル法によってした.プロパノールに Dissolved P_2O_5にZr(OC_3H_7)_4をreactionさせ、 After decomposing it with water, it is dried at 60~120℃ for several weeks to obtain a 1~2mm thick のゲル film. DTA-TG measures から and ゲルにはmolecular water (200℃ near までにする水)が多くまれているのがわかった. The conductivity is measured at 50% relative humidity and the conductivity is high, and the drying temperature is at 60~70℃. The conductivity of room temperature is 10^<-2>S/cm.また、そのactivated エネルギーは0.15~0.18eVであった.このような値は、これまで高の高ロトン伝 Conductivity を Show すとされているhis のcrystallization での"Superprotonic" conductor"ともHUぶべきamorphous がsynthetic できることがわかってきた. In the future, chemical stability will be improved in large areas, and practicality will be improved in the production of membranes.

项目成果

Y Abe: "Fast Protonic Conduction in Glasses" Proc. 17th Intern. Cong. Glass. 1. 105-114 (1995)

Y Abe：“玻璃中的快速质子传导”Proc。

Y.Abe et al.: "Superprotonic Conductors of Glassy Zirconium Phosphates" J. Electrochem. Soc.143. 144-147 (1996)

Y.Abe 等人：“玻璃态磷酸锆的超质子导体”J. Electrochem。

Y.Abe et al.: "Fast Protonic Conduction in Amorphous Phosphate System" Proc. 17th Intern. Cong. Glass. 2. 262-267 (1995)

Y.Abe 等人：“无定形磷酸盐系统中的快速质子传导”Proc。