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水素結合性相互作用を組み込んだ燃料電池用高分子電解質膜の合成

氢键相互作用用于燃料电池的聚合物电解质膜的合成

基本信息

批准号：
14045265
负责人：
陸川政弘
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Sophia 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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

燃料電池用高分子電解質膜は、高分子鎖に強酸性の極性基を導入することにより水を吸着し、その水分子を媒体としてプロトンを移動させる固体電解質材料である。本研究では非共有結合性相互作用を電解質膜中に組み込むことで、膜中の有機酸分子の時間・空間的制御を試み、高分子電解質形燃料電池に用いる高分子電解質膜の高性能化を図ることを目的に研究を進めた。有機酸を水素結合的に凝集させた高分子電解質膜の合成フラーレンを基礎骨格に用いた3つの固体酸(フラレノール、スルホン化フラーレン、アルキルスルホン化フラーレン)を合成した。いずれの固体酸も150℃以上の耐熱性を示し、燃料電池用高分子電解質膜材料として充分な耐熱性を有していることが示された。フラレノール、スルホン化フラーレン、アルキルスルホン化フラーレンのプロトン伝導性は、120℃まで温度と共に増加し、10^<-4>〜10^<-5>Scm^<-1>程度の値を示した。いずれも無加湿状態でプロトン伝導性を示し、かつ100℃以上の領域でもプロトン伝導性を維持することから、プロトンホッピング機構によるものと推察された。得られたフラーレン誘導体は、無水状態でプロトン伝導性を発現するだけではなく、高湿度下で高い吸水性を示すことが明らかになった。吸水性は、酸性の強さと酸性基の運動性に依存し、アルキルスルホン化フラーレン>スルホン化フラーレン>フラレノールの順となった。アルキルスルホン化フラーレンの相対湿度100%下における吸水率は、600wt%程度となり、高分子電解質膜の保水剤としての可能性を示した。このようなフラーレン誘導体に見られる無水プロトン伝導性や高吸水性は、フラーレンに密に導入された酸性基間の水素結合性相互作用によるところが大きいと推察される。これらの有機酸と塩基性高分子ポリベンゾイミダゾール、酸性高分子ナフィオン、リン酸系高分子電解質CEPとの複合化の検討を行った。リン酸系高分子電解質CEPはいずれのフラーレン誘導体とも5wt%程度まで複合化することが明らかになった。

The fuel cell uses polymer electrolysis membrane, polymer strong acid and strong acid base to absorb water, and water molecules to transfer solid electrolysis materials. The purpose of this study is to improve the performance of polymer electrolysis membrane for the purpose of improving the performance of organic acid molecules in the membrane, the time space control of organic acid molecules in the film, and the use of polymer electrolysis membrane in polymer electrolysis fuel cell. The agglutination of organic acid and water was used to synthesize the polymer electrolysis membrane. the basic bone structure was synthesized by the use of solid acid (solid acid, solid acid, thiol). The corrosion resistance of solid acid above 150 ℃ and the full durability of polymer electrolysis membrane materials used in fuel cell are shown in this paper. The temperature at 120C will increase, 10 ^ & lt;-4>~ 10 ^ & lt;-5> scm^ & lt;-1> level will show. There is no humidification status indicator, the field temperature is above 100 ℃, the performance is maintained, and the monitoring mechanism is responsible for monitoring the temperature. It is necessary to show that there is a high water absorption rate in high humidity, and that the water absorption in high humidity indicates that the water absorption is high. Water absorbent, acid stress, acid base, acid group, acid base, acid base, acid The water absorption at 100% humidity, 600 wt% temperature, and the possibility of polymer electrolysis film for water retention are shown in this paper. It is necessary to determine the water content of high water absorption, high water absorption and high water absorption. There are organic acid-based polymers, CEP-based polymers, acid-based polymers and acid-based polymers. The electrolysis of acid-based polymers is sensitive to the temperature of 5wt%. The temperature is very high. The temperature is very high.