Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2011(平成23) 年度 生存圏科学 ミッション研究 4

研究課題

「重合率傾斜型」有機-無機ハイブリッド膜の燃料電池用電解質膜の高機能化

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(すなわち白金使用量の低減)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。

共同研究者らは、無溶媒下でのアルコール縮合を利用して、バルクサイズの有機-無機ハイブリッド膜を得る方法を考案した。得られたケイリン酸塩系有機-無機ハイブリッド膜は、リン酸基(POH)を多く含み、中温領域での高いプロトン伝導性が期待でき、昨年度の生存圏ミッション研究により、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った(Tokuda et al., J. Mater. Res. 2011)。さらに光重合時の紫外光阻害を利用して重合率を膜厚方向に傾斜させたチタノリン酸塩系有機無機ハイブリッド膜は、プロトン放出サイトを内部に保持し、かつ表面が完全重合層となって耐久性を確保できるような、新規な合成プロセスを見いだした(第 49 回セラミックス基礎科学討論会、電気化学会第 78 回大会にて発表。論文投稿準備中)。

本研究では、同プロトン伝導膜の実用化を念頭に置き、合成法の改良によって薄膜・大面積の伝導膜を合成可能な手法を考案するとともに、昨年度構築した燃料電池システム評価システムを改良し、実使用条件下でのシステム全体の評価と電気化学的特性を評価する。

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2011年8月2日作成

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