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Development of anhydrous organic superprotonic conduction by utilizing various molecular dynamics and hydrogen bonding networks

利用各种分子动力学和氢键网络开发无水有机超质子传导

基本信息

批准号：
21K18597
负责人：
森初果
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多様なエネルギーの中でも、極めてクリーンなエネルギーとして長らく注目されてきた水素から電気エネルギーを取り出す燃料電池に注目が集まっている。現在、燃料電池の電解質として、液漏れがなく環境調和型で、中温度域でも利用できる無水の有機固体プロトン電解質の研究が必要とされている。その無水有機プロトン伝導体の中で、比較的プロトン伝導性の高い酸―塩基型のジカルボン酸―イミダゾールの物性研究で、伝導を担う分子の運動がプロトン伝導を促進すること、さらに水素結合ネットワークの多次元性が重要であることが示唆されている。そこで(I)多彩な分子運動に着目した無水有機プロトン伝導体を設計・合成し、(II)３次元に水素結合が広がった結晶において、分子の運動、結晶構造、およびプロトン伝導性（温度依存性、周波数依存性）の相関より伝導機構解明を行い、(III)室温での超プロトン伝導(＞ 0.001 S/cm)の開拓に挑むことを目的としている。本年度は、酸―塩基型無水有機プロトン伝導体として、酸、塩基とも分子運動をすると考えられるメタンスルホン酸―イミダゾリウムあるいは1,2,4-トリアゾリウムの単結晶塩を合成し、各々、443 K、および388 Kで0.001 S/cmを超える超プロトン伝導となることを見出した。さらに、2次元的な水素結合ネットワークであるにもかかわらず、等方的なプロトン伝導を示すことも明らかにした。今後は、カチオンの分子運動を実験、理論からも調査し、高プロトン伝導性の起源を明らかにて物質設計指針を確立する予定である。

多様なエネルギーの中でも、极めてクリーンなエネルギーとして长らくAttentionされてきた水素から电気エネルギーをtake り出すfuel cellに Noticeが集まっている. At present, it is necessary to research the electrolyte of fuel cell, the environment-friendly type of liquid leakage, and the anhydrous organic solid electrolyte that utilizes water in the medium temperature range. The anhydrous organic プロトン伝 conductor is medium, and the comparative プロトン伝 conductivity is high Study on the physical properties of acetic acid - hydroxyl-type のジカルボン acid - イミダゾールのThe movement of がううmolecules and the がプロトン伝guideをpromote すること、さらにhydrogen knot It's important to combine multidimensionality with multi-dimensionality.そこで(I) Colorful な molecular movement に eye した Anhydrous organic ロトン伝 conductor を design and synthesis し, (II) 3-dimensional に Hydrogen combination が広がった Crystal において, molecule のMovement, crystal structure, およびプロトン伝 conductivity (temperature dependence, cycle number dependence) related より伝 conduction mechanism explanation を行い, (III) room temperature でのsuper conductor (＞ 0.001 S/cm)のdevelopmentにpickむことをpurposeとしている. This year's acid-hydrogen-based anhydrous organic dielectric conductor, acid-based, dihydro-based molecular motion detectorンスルホン acid - イミダゾリウムあるいは1,2,4-トリアゾリウムの単crystalline をsynthesisし, each々, 443 K, および388 Kで0.001 S/cmを超える超プロトン伝Director となることを见出した. Nazu, the 2-dimensional Nahydro-bonded Nazuわらず、equilateral なプロトン伝道をshow すことも明らかにした. From now on, we will establish molecular motion control, theoretical investigation, high conductivity, and material design guidelines.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ニッケルカテコールジチオレン錯体における多段階脱プロトン共役電子酸化による多様な集積構造と磁性・電子状態変調

通过多步去质子化和共轭电子氧化，镍儿茶酚二硫醇络合物的多种集成结构和磁电子态调节

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ueda Akira;Kishimoto Kouki;Isono Takayuki;Yamada Shota;Kamo Hiromichi;Kobayashi Kensuke;Kumai Reiji;Murakami Youichi;Gouchi Jun;Uwatoko Yoshiya;Nishio Yutaka;Mori Hatsumi;Ueda Akira;〇上田顕;〇園田啓太，末棟太朗，鈴木修一，草本哲郎，上田顕;北山元晴，出倉駿，藤野智子，上田顕，郷地順，上床美也，今城周作，金道浩一，浅井晋一朗，益田隆嗣，橋本顕一郎，田嶋尚也，森初果;園田啓太，上田顕;上田顕;加藤浩之，上田顕，藤野智子，兼松佑典，山田剛司，立川仁典，吉信淳，森初果;横森創，出倉駿，上田顕，熊井玲児，村上洋一，森初果
通讯作者：
横森創，出倉駿，上田顕，熊井玲児，村上洋一，森初果

Oligomer-based Conductors that Modeled Doped PEDOT

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