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無機材料をベースとするプロトン伝導体の作製と広温度範囲作動型燃料電池の構築

基于无机材料的质子导体的制造以及在宽温度范围内运行的燃料电池的构造

基本信息

批准号：
05J00864
负责人：
手塚照明
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、中温領域において無加湿条件下で使用できる電解質膜として、塩基性サイトを有するオルガノアルコキシシラン(3-アミノプロピルトリエトキシシラン,APTESおよび3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン,AEAPTES)とオキソ酸(リン酸、硫酸)を出発物質とし、ゾル-ゲル法によって構造中に酸-塩基対を有する無機-有機ハイブリッド膜の作製を検討した。APTESとリン酸からなるハイブリッド膜は、リン酸の脱水縮合が開始する150℃付近まで熱的に安定であった。リン酸の添加によってAPTESのアミノ基がプロトン化されていることが確認され、酸-塩基対の形成が示唆された。作製した膜は、酸-塩基対が外周に存在するロッド状ポリシロキサンが積層したヘキサゴナル構造を有していることが推測された。作製した膜の導電率は、酸-塩基対を形成しているアニオン種に大きく依存し、アミノ基とリン酸が当モル量の膜では150℃・無加湿条件下で4×10^<-4>Scm^<-1>を示した。オキソ酸として硫酸を用いた膜との比較より、アニオン種の酸性度が高いほど高い導電率を示すことが推測された。一方、AEAPTESと硫酸からなるハイブリッド膜は、硫酸の分解が起こる300℃付近まで熱的に安定であった。また、上述のAPTES-リン酸膜と同様に、硫酸とアミノ基からなる酸-塩基対の形成、およびこれらを外周に有するロッド状ポリシロキサンの積層によるヘキサゴナル構造を有していることが示唆された。作製した膜の導電率は、存在するアニオン種により大きく変化し、150℃・無加湿条件下で1×10^<-3>Scm^<-1>を示した。オルガノアルコキシシランとしてAPTESを用いた膜との比較より、有機鎖中に存在するアミノアミノ基の位置、数によりプロトン伝導経路が変化することが示唆された。

This year, the electrolyte membrane is used in the medium temperature field without humidification.(3-AAPTES) and 3-(2-AAPTES) are discussed for inorganic-organic hybrid films with acid-base pairs in the structure. APTES is stable at temperatures close to 150 ° C when dehydration and condensation of APTES begin. The addition of APTES to the reaction mixture was confirmed and the formation of acid-base pairs was demonstrated. The structure of the membrane and the acid-base pairs is assumed to exist on the periphery. The conductivity of the film is 4×10^ Scm^at 150℃ without humidification<-4><-1>. A comparison of the acidity and conductivity of sulfuric acid is made. The decomposition of sulfuric acid starts at 300℃ and is stable. In addition, the above APTES-free acid film is similar to that of sulfuric acid, and the formation of acid-free acid film is similar to that of sulfuric acid, and the formation of acid-free acid film is similar to that of sulfuric acid. The conductivity of the film is 1×10^ Scm^at 150℃ without humidification<-3><-1>. The position and number of APTES in the system are different.