Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2010(平成22) 年度 生存圏科学 ミッション研究 3

研究課題

燃料電池利用に向けた有機-無機ハイブリッド膜のメソ構造制御と電気化学特性の評価

研究組織

 代表者 上田義勝 (京都大学生存圏研究所)
 共同研究者 徳田陽明 (京都大学化学研究所)
横尾俊信 (京都大学化学研究所)
関連ミッション
  • ミッション 3 (宇宙環境・利用)

研究概要

燃料電池は CO2 の排出がなく、かつ発電効率が高いことから、将来の宇宙圏・生存圏におけるクリーンエネルギーとして注目されている。燃料電池の発電効率の向上には 100~200 ℃での中温領域での動作が必須であるが、この温度で高い伝導性(1×10−2 S/cm 以上)を示し、かつ熱的に安定な電解質膜が無く、実用に至っていない。

共同研究者らの開発した交互共重合型のケイリン酸塩系有機-無機ハイブリッド膜は、リン酸基(POH)を多く含むため、中温領域での高いプロトン伝導性が期待できる。昨年度の生存圏萌芽ミッション研究により、測定システムの構築と電気化学特性の一定の評価を行った。その結果、5×10−3 S/cm@85 ℃という比較的高いプロトン伝導性を示す事がわかり、電解質膜としての利用が期待されるものの、さらなる伝導性の向上が課題であることがわかった。また、発電特性についても一定の評価を行ったが、実際に用いられる温度域での評価となっていないことも課題である。

本研究では交互共重合型であるという特徴を活かして有機-無機ハイブリッド材料中にメソ構造を導入し、プロトン供給サイトと伝導パスの形成を同時に行うことによって、伝導性の飛躍的な向上を試みる。また、実際に燃料電池システムを作成し、実用温度域でのシステム全体の評価と電気化学的特性を測定する。

交互共重合構造を有するケイリン酸塩系有機無機ハイブリッド膜は合成手法がようやく確立しつつある新規な材料である。本研究では、メソ構造制御を行うことから合成法については未知の点が多く、またメソ構造を有する材料の電気化学特性の評価法についても不明な点が多いため、それらの手法についての評価・検討も行う。

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2010年8月3日作成

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