高温安定型プロトン伝導性高分子固体電解質膜の合成
高温稳定质子导电聚合物固体电解质膜的合成
基本信息
- 批准号:14750664
- 负责人:
- 金额:$ 2.18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
- 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
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
平成14年度において、嵩高い疎水性(フルオレニル)基を有するポリイミド電解質が、高温で高いプロトン伝導度を示すことを見出した。フルオレニル基が剛直なポリイミド鎖間に水を保持する空間を形成し、"水分子の閉じ込め効果"により100℃以上でのプロトン伝導度の世界最高値(1.67Scm^<-1>)が達成された。本年度は安定性を一層向上させることを目的として、スルホン酸基をフルオレニル基に導入した新型ポリエーテル電解質の合成と物性評価を行った。原料重合体はフルオレニリデンビフェノールとビスフルオロフェニルスルホンの重縮合により合成し、これをクロロ硫酸を用いてスルホン酸化することにより電解質とした。スルホン酸化反応はクロロ硫酸添加量により制御が可能であり、スルホン酸化度が異なる一連の電解質を合成した。^1H-NMRスペクトルにより、フルオレン環の2,7-位のみにスルホン酸基を導入できたことを確認した。得られた電解質は極性有機溶媒に可溶で、溶液キャスト法により均一で強靭な無色透明の膜として得られた。熱重量示差熱分析において、Nafionや他の炭化水素系電解質膜と比較して同程度の熱安定性を確認、また明確なガラス転移温度は観察されなかった。イオン交換容量(IEC)が1.7meq/9g以下の膜はフェントン試薬中30分以上形状を維持し、高い酸化安定性を示した。高温高湿雰囲気における分子量変化はなく、優れた加水分解安定性を示した。スルホン酸基を側鎖フルオレニル基に導入することで主鎖近傍の疎水性が保たれ、主鎖切断が抑制されるものと考えられる。100%RH下においてIECが1.1meq/g以上の膜は、Nafion112と同程度以上のプロトン伝導度を示した。特にIECが1.14meq/gの膜は100℃以上の高温でもプロトン伝導度が低下せず、140℃で0.20Scm^<-1>と高い値を保持した。以上のように、高温固体高分子形燃料電池用の新しいプロトン伝導性電解質膜を創製することが出来た。
In 2014, there was a high temperature and high conductivity of electrolyte. The world's highest value (1.67Scm^ ) of the conductivity of water molecules above 100℃ <-1>has been achieved. This year, the stability of the electrolyte layer is improved. The raw material complex is composed of a mixture of sulfuric acid and an electrolyte. The amount of sulfuric acid added to the acidizing reaction can be controlled by adding different electrolytes. 1H-NMR identification of the 2,7-position of the ring The electrolyte is soluble in polar organic solvents, and the solution is uniform and colorless. The thermal stability of Nafion and other carbonized water-based electrolyte membranes was confirmed by differential thermal analysis, and the temperature shift was observed. The film has an exchange capacity (IEC) of 1.7meq/9g or less, and its shape is maintained at least 30 minutes in the middle of the test, and its high acidity stability is demonstrated. High temperature, high humidity, low molecular weight, excellent hydration stability. If the alkaline acid group is introduced into the lateral lock functional group, the wettability near the main lock can be maintained and the main lock can be inhibited from cutting off. At 100%RH, the conductivity of the membrane above IEC 1.1meq/g, Nafion112 and above is shown. In particular, IEC 1.14meq/g film has a low conductivity at temperatures above 100℃ and a high conductivity at 140℃ of 0.20Scm<-1>. The invention of a novel conductive electrolyte membrane for high temperature solid polymer fuel cells
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Miyatake, Y.Chikashige, M.Watanabe: "Novel Sulfonated Poly(arylene ether) : A Proton Conductive Polymer Electrolyte Designed for Fuel Cells"Macromolecules. 36,23. 9691-9693 (2003)
K.Miyatake、Y.Chikashige、M.Watanabe:“新型磺化聚(亚芳基醚):一种专为燃料电池设计的质子导电聚合物电解质”大分子。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
宮武 健治, 渡辺 政廣: "新しいプロトン伝導高分子電解質膜"膜. 27・3. 131-138 (2002)
Kenji Miyatake、Masahiro Watanabe:“新型质子传导聚合物电解质膜”27・3(2002)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K.Miyatake, H.Zhou, H.Uchida, M.Watanabe: "Highly Proton Conductive Polyimide Electrolytes Containing Fluorenyl Groups"Chemical Communications. 2003. 368-369 (2003)
K.Miyatake、H.Zhou、H.Uchida、M.Watanabe:“含有芴基的高质子传导聚酰亚胺电解质”化学通讯。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K.Miyatake, N.Asano, M.Watanabe: "Synthesis and Properties of Novel Sulfonated Polyimides Containing 1,5-Naphthylene Moieties"J.Polym.Sci.A : Polym.Chem.. 41,24. 3901-3907 (2003)
K.Miyatake、N.Asano、M.Watanabe:“含有 1,5-亚萘基部分的新型磺化聚酰亚胺的合成和性能”J.Polym.Sci.A:Polym.Chem.. 41,24。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
E.Shoji, K.Miyatake, A.R.Hill, A.S.Hay, T.Maindron, V.Jousseaume, J.P.Dodelet, Y.Tao, M.D'Iorio: "Immiscible Polymers in Double Spin-Coated Electroluminescent Devices Containing Phenyl-Substituted Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum Derivatives Soluble in a
E.Shoji、K.Miyatake、A.R.Hill、A.S.Hay、T.Maindron、V.Jousseaume、J.P.Dodelet、Y.Tao、M.DIorio:“含有苯基取代 Tris 的双旋涂电致发光器件中的不混溶聚合物
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