Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2012(平成24) 年度 生存圏科学 ミッション研究 4

研究課題

ナノ粒子分散型有機-無機ハイブリッド膜を用いた燃料電池用電解質膜の電気特性評価

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)
  • ミッション 4 (循環型資源・材料開発)

研究概要

エネルギー供給の多様化や地球温暖化問題の解決のため、燃料電池への注目が集まっている。プロトン交換膜型の燃料電池の高効率化のためには 100 ℃以上の中温領域での作動が不可欠である(白金触媒の被毒を避けるため)。本研究では、表面で耐久性を保持し、内部でプロトン伝導性を示すような傾斜機能性を有する有機・無機ハイブリッド膜の新規な合成法を考案し、中温・無加湿下で作動するプロトン伝導膜の高機能化を行う。

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、Tokuda et al., Solid State Ionics 2012)。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。

本研究では、有機・無機ハイブリッド材料の化学的耐久性と柔軟性を併せ持つプロトン伝導膜を作製することを最終目的としている。プロトンが膜を伝達するためには、分子レベル、マイクロ構造レベル(伝導パスの存在)での構造制御が不可欠である。さらにマクロ構造レベルでの構造設計により目的を達成する。

上田義勝: 2012(平成24)年度 生存圏ミッション研究

ページ先頭へもどる
2012年7月17日作成

一つ前のページへもどる