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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

基本信息

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

项目摘要

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, we will conduct detailed adjustment of the properties of the electrolyte used in fuel cells, such as acidification of water and acid on Pt electrodes, conductivity of water and acid on Pt electrodes, and conductivity of water and acid on Pt electrodes. 2. We will conduct detailed adjustment of the properties of electrolyte used in fuel cells, such as temperature, conductivity of water and acid on Pt electrodes. Comparison of other liquids and existing acidic aqueous solutions, temperature dependence, durability test, and investigation of the possibility of electrolyte for fuel cells 1. The results of the study include: magnetic field coordination, NMR application, evaluation of temperature dependence of transport, and adjustment of NMR status. Theoretical calculations, results, integrations, and temperature dependence of structures are also discussed. As a result, the structure of the same group is different from that of the other group, and the activity of the acid is different from that of the other group. The acid of water element, the acid element and the element are adsorbed. The structure of water element and the element are different. The structure of water element and the element are different. The structure of acid element and the element are different. The structure of acid element and the element are different. 2. As a result, the liquid electrolyte can be used to make a simple fuel cell, and the electric transmission characteristics of [dema][T_fOH] can be adjusted. The electrolyte for sulfuric acid fuel cells is stable for more than 300 hours with high current density and high durability. The electrolyte for fuel cells is expected to be stable for more than 300 hours.