プロトン伝導性イオン性液体と無加湿中温型燃料電池用高分子固体電解質膜への展開

非增湿中温燃料电池用质子传导离子液体及其固体聚合物电解质膜的开发

• 批准号: 04J04877
• 负责人: 中本 博文
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J04877/
• 关键词: イオン液体; プロトン輸送機構; イオン液体構造; 水素酸化; 酸素還元; 燃料電池; 発電特性; アルキルアミン; オキソ酸; 水素の酸化特性; 酸素の還元特性; 電極触媒; 高分子電解質膜

本年度は一つ目にイオン液体中でのイオン伝導性と構造や、Pt電極上での水素の酸化、酸素の還元挙動など燃料電池用電解質として用いる際に重要となる特性の詳細について調べた.2つ目に、融点が低いだけでなく、耐熱性、イオン伝導性、酸素還元特性が優れていた新規イオン液体である[dema][T_fOH]の発電試験を行い、他のイオン液体や既存の酸性水溶液との比較や、温度依存性、耐久試験を行うことで燃料電池用電解質としての可能性について調査した。1つ目の結果については、磁場勾配NMRを用いて、イオン輸送の温度依存性を評価し、NMRによってプロトンの状態を調べた。また理論計算により、実験結果との整合性やイオン構造の温度依存性についても調べた。その結果、同じカチオン構造でも、アニオンの種類によりその構造が異なること、また酸由来の活性プロトンが塩基と共有結合ではなく、水素結合しているときに速いプロトン輸送機構であるGrotthuss mechanismが発現することを明らかにした。また水素の酸化、酸素の還元は吸着種でるアニオンの構造により大きく異なり、その中でも[dema][T_fOH]は酸素還元が良いことが明らかとなった。2つ目の結果については、イオン液体を電解質として用いて簡易燃料電池を作成し、[dema][T_fOH]の発電特性を調べた結果、発電特性は温度とともに飛躍的に向上することが明らかとなった。また発電において既存の酸性水溶液とは異なり水素の酸化反応が律速しているが、硫酸やリン酸型燃料電池の電解質でもある無水リン酸よりも取り出すことができる電流密度が高く、超電力も300時間以上安定であるなど耐久性も良好であるため、この[dema][T_fOH]が燃料電池用電解質として有望であることを明らかにした。

This year a つ は mesh に イ オ ン liquid で の イ オ ン 伝 conductivity と tectonic や, Pt electrode で の の acidification and acid, water element の is yuan 挙 な ど fuel cell with electrolyte と し て in い る interstate に important と な る features の detailed に つ い て adjustable べ た. 2 つ に, low melting point が い だ け で な く, heat resistance, イ オ ン 伝 conductivity, acid element also features が optimal れ て い た new rules イ オ ン liquid で あ る [dema] [T_fOH] の 発 electrical test を い, he の イ オ ン liquid や existing の acidic aqueous と の comparison や, temperature dependency, durability test line を う こ と で fuel cell with electrolyte と し て の possibility に つ い て survey し た. 1 つ の results に つ い て は, magnetic field hooks with NMR を い て, イ オ ン conveying の temperature dependency を review 価 し, NMR に よ っ て プ ロ ト ン の state を adjustable べ た. Youdaoplaceholder0 theoretical calculation によ, experimental results と <s:1> integrative や <s:1> and <s:1> <s:1> structural <s:1> temperature dependence に べた and て て て modulation べた. そ の results, with じ カ チ オ ン tectonic で も, ア ニ オ ン の kinds に よ り そ の が different structures な る こ と, ま た acid origin の active プ ロ ト ン が salt base と mutual combination で は な く, water element combination し て い る と き に speed い プ ロ ト ン transportation agency で あ る Grotthuss mechanism が 発 now す る こ と を Ming ら か に し た. ま た の acidification and acid, water element の is yuan は sorption of で る ア ニ オ ン の tectonic に よ り big き く different な り, そ の in で も [dema] [T_fOH] は acid element also good yuan が い こ と が Ming ら か と な っ た. Results 2 つ の に つ い て は, イ オ を ン liquid electrolyte と し て in い て simple fuel cell を make し, [dema] [T_fOH] の 発 electrical characteristics を adjustable べ た results, electrical property は 発 temperature と と も に に jump up す る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た 発 electric に お い て existing の acidic aqueous と は different な り water element の acidification anti 応 が law speed し て い る が, acid や リ ン acid type fuel cell の electrolyte で も あ る anhydrous リ ン acid よ り も take り out す こ と が で き る high current density が く, super power も above 300 time stability で あ る な ど good durability も で あ る た め, こ の [dema] [T_fOH]が electrolyte for fuel cells と て て is expected to be used in である に とを and ら に た た.

项目成果

電気化学セル及びこれを用いた燃料電池

电化学电池和使用其的燃料电池

• 发表时间: 2006

Proton-Conducting Properties of Brnsted Acid-Base Ionic Liquid and Ionic Melts Consisting of Bis(trifluoromethane sulfonyl)imide and Benzimidazole for Fuel cell Electrolytes

燃料电池电解质用双(三氟甲磺酰)亚胺和苯并咪唑组成的布朗斯台德酸碱离子液体和离子熔体的质子传导性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C 111
• 作者: 中本博文;野田明宏;早水紀久子;林賢;濱口宏夫;渡邉正義
• 通讯作者: 渡邉正義

イオン液体およびイオンゲル中の特異的電荷輸送とその材料化学的重要性

离子液体和离子凝胶中的特定电荷传输及其在材料化学中的重要性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 高分子論文集 63・1
• 作者: 川野竜司;徳田浩之;片伯部貫;中本博文;小久保尚;今林慎一郎;渡邉正義
• 通讯作者: 渡邉正義