非平衡プラズマプロセスを用いた有機傾斜機能性薄膜材料の開発

利用非平衡等离子体工艺开发功能梯度有机薄膜材料

• 批准号: 08243232
• 负责人: 内本 喜晴
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08243232/
• 关键词: 傾斜機能; 有機薄膜; 非平衡プラズマ; 燃料電池; イオン伝導; 三相界面

固体高分子電解質型燃料電池は、高出力密度が得られるため、電気自動車用電源として、活発に研究開発が進められているが、さらなる高性能化のためには、電極の過電圧、特に活性化過電圧の大きいカソードでの酸素過電圧を低減する必要がある。そのためには、電極の反応領域の三次元化をする必要および、電極/電解質界面での酸素濃度を高めることにより交換電流密度を増加させる必要がある。本研究では、プラズマ重合法によって触媒電極を酸素の溶解度の高い疎水性のフッ素系高分子超薄膜でつきまわりよく被覆し、更にその上にイオン導電性薄膜層を被覆した傾斜機能性薄膜を作製した。ヘキサフルオロプロピレンとトリフルオロメタンスルホン酸を用いて、プラズマ重合を行い、イオン導電性薄膜を作製した。膜厚方向に組成の異なった傾斜機能性薄膜は、出発物質の流量比を経時変化させることによって作製した。作製したフッ素系のイオン交換性の薄膜で電極を被覆することによって、有効電極面積の大幅な増大が可能であることがわかった。さらに、電極表面を酸素の溶解度の大きいフッ素の含有量の大きい超薄膜で被覆し、さらにその上にイオン導電率の大きな薄膜層を形成する、傾斜機能性薄膜を作製することを試みた。傾斜機能性薄膜で被覆した白金電極と、単一組成膜で被覆した白金電極の分極特性を調べた。カソードの分極特性において、傾斜機能性薄膜で被覆した電極の分極は単一組成膜に比べて著しく向上した。これは、活性化過電圧が大きい。傾斜機能性薄膜と電極との界面でのフッ素含有量の大きな超薄膜層中の酸素の溶解度が大きく、活性化過電圧を低減するために、傾斜機能性薄膜の場合に分極が小さくなったと考えられる。

Solid polymer electrolyte fuel cell, high power density, electric power supply for automatic vehicles, active research development, advanced technology , High-performance overvoltage of the electrode, overvoltage of the electrode, large overvoltage of special activation overvoltage, acid element overvoltage reduction and reduction of the overvoltage are necessary.そのためには、Electrode reaction field の三dimensionalization をするNecessary および、Electrode/electrolyte It is necessary to increase the exchange current density if the acid concentration at the interface is high. In this study, the high solubility of the catalytic electrode and the hydrogenated water-based polymer ultrathin film of the catalytic electrode The でつきまわりよく is coated, and the にその上にイオン conductive film layer is coated and the tilted functional film を is produced.キサフルオロプロピレンとトリフルオロメタンスルホン acid Made of いて, プラズマ overlapped を行い, イオン conductive film を. The composition of the film thickness direction is different and the slope of the functional film is different, and the flow rate of the emitted material is changed in time. It is possible to produce a new type of element-based exchangeable thin film and coated electrode, and the effective electrode area is greatly increased.さらに、The solubility of the acetic acid on the electrode surface is large and the content of the いフッ element is large and the ultra-thin film is coated し、さらにThe conductivity of the high conductivity thin film layer is formed, and the tilted functional film is produced and tested. The tilted functional film is used to coat the platinum electrode, and the single composition film is coated to use the platinum electrode to adjust the polarization characteristics. The characteristics of the polarization of the polarization properties of the coating are the polarization of the electrodes covered by the tilted functional film, and the polarization of the electrodes is a combination of the film and the film.これは、Activation overvoltage が大きい. The tilted functional thin film, electrode, and interface have a large content of acidic elements and a large solubility of acidic elements in the ultra-thin film layer. , the activation overvoltage is reduced, and the functional thin film is tilted to reduce the polarization.

项目成果

内本喜晴他: "Preparation of Functionally Gradient Fluorocarbon Polymer Films by Plasma Polymurization of NF_3 and Propylene" Journal of Polymer Science : Part A : Polymer Chemistry. 34. 193-198 (1996)

Yoshiharu Uchimoto 等人：“通过 NF_3 和丙烯的等离子体聚合制备功能梯度氟碳聚合物薄膜”《聚合物科学杂志：A 部分：聚合物化学》34. 193-198 (1996)。