非水系プロトン伝導体としての酸-塩基型イオン性液体とイオンゲル

作为非水质子导体的酸碱离子液体和离子凝胶

• 批准号: 02F00380
• 负责人: 渡邉 正義
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00380/
• 关键词: プロトン交換膜; イオン性液体; ブレンステッド酸; プロトン導電率; 無加湿条件; 発電; プロトン伝導性高分子; 燃料電池; 磁場勾配NMR

非水条件下100℃以上の温度域で安定なプロトン伝導性を与える有機材料創製の方法論を確立することは、新しい物質・材料を創出する基礎科学として極めて重要なだけでなく、次世代クリーンエネルギーシステムの創出を強力に推進する。本研究ではイオン性液体に注目し、(1)超強酸と有機アミン類との中和反応から得られるプロトン伝導性イオン性液体の諸特性を評価する。ここから(2)プロトン伝導性高分子膜を合成、特性を検討すると共に、100℃以上で動作可能な非水系燃料電池としての評価を行う。昨年度までに、様々な有機アミンと超強プロトン酸との反応により得られるイオン性液体が燃料電池用電解質として機能することを実証してきた。そこで本年度は(2)に示した研究を展開、以下に示す成果を得た。イミダゾールとトリアゾールを塩基として用いたプロトン伝導性イオン性液体中に、モノマーであるメチルメタクリラート、架橋剤および重合開始剤を加えてその場重合することにより、高分子薄膜を得ることに成功した。これは本イオン性液体のプロトン伝導性を損なうことなく固体化した、"プロトン伝導性イオンゲル"とも呼ぶべき新しい材料である。また異なるアプローチ法として、耐熱性と機械的強度に優れるポリ(フッ化ビニリデン)(PVdF)を用いたプロトン伝導性ゲル電解質を作成することを着想した。ここで、この高分子媒体を用いた固体電解質が実際に燃料電池用高分子隔膜として機能するかを予測することを目的として、市販品のPVdF製ポーラスメンブランフィルターにプロトン伝導性イオン性液体を含浸させて評価した。この固体高分子電解質薄膜を用いて燃料電池試験を行ったところ、白金電極上での水素酸化・酸素還元活性があり、100℃以上の非水条件下で作動することを見出した。以上は、燃料電池へ適用可能なプロトン伝導性高分子固体電解質の新しいコンセプトと位置付けることができる。

Stable conductivity in the temperature range above 100°C under non-aqueous conditions and established methodology for the creation of organic materials, new substances・Material creation and basic science are extremely important and the next generation is advanced. This study focuses on chemical liquids, (1) super acids and organic acids. And the characteristics of the conductive liquid are obtained by combining the properties of the られるプロトンイオン liquid.ここから(2) プロトン伝Conductive polymer membrane をSynthesis, characteristics を検すると公に, operation above 100℃, non-aqueous fuel cell としてのreview価を行う. Yesterday's annual までに、様々なorganic アミンとsuper strong プロトン acid とのreaction により得られるイオン liquid electrolyte for fuel cells and functional certification することを実. This year's (2) research has been carried out and the following results have been obtained.イミダゾールとトリアゾールを塩基として用いたプロトConductive liquid medium, モノマーであるメチルメクリラート, bridging 剤および coincident start 剤を加えてその field overlap することにより, polymer film をget ることにsuccess した.これは本イオン Liquid のプロトン伝 Conductive を Loss な う こ と な く Solidification した, "プロトン伝 Conductive イオンゲル" ともHU ぶべき新しい Material である.またなるアプローチ法として, heat resistance and mechanical strength に优れるポリ(フッ化ビニリPVdF (PVdF) is made with the same conductive electrolyte as PVdF.ここで、このPolymer media をUse いたSolid electrolyte が実间にPolymer separator for fuel cells としてFunction するかをPredicted することをPurposeとして, commercial product made of PVdF, ポーラスメンブランフィルターにプロトン伝 Conductive イオン liquid を impregnated させて 価した. The solid polymer electrolyte membrane is used in the fuel cell test and the water is used on the platinum electrode. It has acidification and acid reduction activity and can operate under non-aqueous conditions above 100℃. The above-mentioned, fuel cell can be applied to the new conductive polymer solid electrolyte.

项目成果

M.A.B.H.Susan: "Pyridine as a Bronsted Base for Anhydrous Proton Conductors"Transaction of Material Research Society, Japan. (in press). (2004)

M.A.B.H.Susan：“吡啶作为无水质子导体的布朗斯台德碱”，日本材料研究学会汇刊。

R.Kawano: "High Performance Dye-Sensitized Solar Cells using Ionic Liquids as Their Electrolytes"Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry. (in press). (2004)

R.Kawano：“使用离子液体作为电解质的高性能染料敏化太阳能电池”光化学和光生物学杂志 A：化学。

Akihiro Noda: "Bronsted Acid-Base Ionic Liquids as Proton Conducting Non-Aqueous Electrolytes"Journal of Physical Chemistry B. (in press)(Web Release April 4,2003). (2003)

Akihiro Noda：“Bronsted Acid-Base Ionic Liquids as Proton Conducting Non-Aqueous Electrolytes”Journal of Physical Chemistry B.（印刷中）（2003 年 4 月 4 日网络发布）。

M.A.B.H.Susan: "Surface Activity and Redox Behavior of a Non-ionic Surfactant Containing a Phenothiazine Group"Colloids and Surfaces B : Biointerfaces. (in press). (2004)

M.A.B.H.Susan：“含有吩噻嗪基团的非离子表面活性剂的表面活性和氧化还原行为”胶体和表面 B：生物界面。