高プロトン伝導性を有する有機／金属ハイブリッドポリマーの開発

【研究の目的】有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのイオン伝導機構を解明し、優れたプロトン伝導性を示す材料の設計と合成を行うことを目的としている。用いる金属イオン種や有機配位子の違いだけでなく、ポリマーの製膜方法やポリマー鎖の配列制御など、有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのイオン伝導性を決める因子はいくつかあると考えられる。それらを検証し、ナノ物性測定を通じてイオン伝導機構を解明する。更に、本ポリマーフィルムを用いた湿度センサーへの応用や、燃料電池のプロトン伝導膜としての利用可能性を実証するとともに、実用化に必要な耐久性などの諸物性を明らかにする。【平成26年度の研究成果】昨年度の報告書に記載した「今後の研究の推進方策」に従って、以下の研究を推進した。（１）対アニオンが移動しない有機／金属ハイブリッドポリマーを設計・合成し、伝導物質をプロトンに限定させた。（２）得られた有機／金属ハイブリッドポリマーをフィルム化し、プロトン伝導特性をインピーダンス法により明らかにした。（３）異なる湿度条件下、有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのプロトン伝導性を測定し、湿度との相関関係を明らかにした。（４）異なる温度で有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのプロトン伝導性を測定することで、活性化エネルギーを算出し、プロトン伝導機構を推定した。（５）有機／金属ハイブリッドポリマーの製膜方法やポリマー鎖の配列の違いがプロトン伝導性に与える影響を調べた。

【研究の目的】有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのイオン伝導機構を解明し、優れたプロトン伝導性を示す材料の設計と合成を行うことを目的としている。用いる金属イオン種や有機配位子の違いだけでなく、ポリマーの製膜方法やポリマー鎖の配列制御など、有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのイオン伝導性を決める因子はいくつかあると考えられる。それらを検証し、ナノ物性測定を通じてイオン伝導機構を解明する。更に、本ポリマーフィルムを用いた湿度センサーへの応用や、燃料電池のプロトン伝導膜としての利用可能性を実証するとともに、実用化に必要な耐久性などの諸物性を明らかにする。【平成26年度の研究成果】昨年度の報告書に記載した「今後の研究の推進方策」に従って、以下の研究を推進した。（１）対アニオンが移動しない有機／金属ハイブリッドポリマーを設計・合成し、伝導物質をプロトンに限定させた。（２）得られた有機／金属ハイブリッドポリマーをフィルム化し、プロトン伝導特性をインピーダンス法により明らかにした。（３）異なる湿度条件下、有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのプロトン伝導性を測定し、湿度との相関関係を明らかにした。（４）異なる温度で有機／金属ハイブリッドポリマーフィルムのプロトン伝導性を測定することで、活性化エネルギーを算出し、プロトン伝導機構を推定した。（５）有機／金属ハイブリッドポリマーの製膜方法やポリマー鎖の配列の違いがプロトン伝導性に与える影響を調べた。