ゾルーゲル法による電極-電解質ナノ固体界面形成

溶胶-凝胶法形成电极-电解质纳米固体界面

基本信息

批准号：
17041015
负责人：
忠永清治
金额：
$ 7.04万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

溶液状態から固体を作製するゾルーゲル法を用いれば、固体電解質の前駆体溶液が固体電極との間に形成する良好なナノメートルオーダーでの固-液界面を、そのまま良好な固体-固体間のナノ界面に変化させることができる。このことに着目し、本研究では、全固体電気化学素子の構築に必要な電極-固体電解質ナノ界面を形成することを目的とした。具体的には、ホスホシリケートゲル・ポリイミド複合体膜を用いた燃料電池の中温領域および無加湿条件化での発電、全固体型電気二重層キャパシタの構築、新規プロトン伝導性無機-有機ハイブリッドの合成を行った。中温領域において無加湿条件下で高いプロトン伝導性を示す電解質膜の作製を目的として、アミノ基を有する3-アミノプロピルトリエトキシシラン(以下APTES)と硫酸あるいはリン酸を出発物質として無機-有機ハイブリッド膜を作製した。200℃付近まで安定であり、無加湿条件下、200℃で2×10^<-3>Scm^<-1>の比較的高い導電率を示すことがわかった。次に熱軟化特性を示すことが知られているポリフェニルシルセスキオキサンに、プロトン伝導性基であるスルホ基の導入を試み、そのプロトン伝導性や熱的性質について検討した。XPS測定よりスルポ基のS_<2p>に帰属できるピークが観測されたことから、スルホ基が導入できていると考えられる。熱軟化特性については、スルホン化を行っていない試料に比べると、200℃程度での熱処理による流動は見られなかったが、粒子同士の結着が確認できた。乾燥状態では10^<-11>Scm^<-1>程度と非常に低い導電率を示したが、相対湿度の増加と共に導電率は指数関数的に大きくなり、相対湿度95%以上で約9×10^<-5>Scm^<-1>と6桁以上導電率が上昇することがわかった。

通过使用从溶液状态产生固体的溶液方法，纳米级的固体液体界面在固体电解质前体溶液和固体电极之间形成的固态界面可以直接转化为良好的固体固体纳米接口。考虑到这一点，这项研究的目的是形成用于构建全稳态电化学元件所必需的电极固体电解质纳米方面。具体而言，使用磷酸化凝胶聚酰亚胺复合膜在燃料电池下在中等温度和加湿条件下产生电力，构建全溶液状态电力双层电容器，并合成新的质子导向无机型无机杂种。为了制备在中等温度区域在非湿润条件下表现出高质子电导率的电解质膜的目的，使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（以下称为APTES称为APTES）具有氨基酸和硫酸或硫酸酸或硫酸酸性的材料。发现它稳定在200°C左右，在200°C下，在未耗时的条件下，在200°C下的电导率相对较高。接下来，我们试图将硫酸基团（一个质子传导基团）引入一个聚苯基硅烷基二烷烷，已知该基团表现出热软化特性，并检查了该组的质子电导率和热性能。由于XPS的测量结果显示出可能属于Sulpo群的S_ <2p>的峰，因此认为引入了硫酸基团。关于热软化特性，尽管由于在200°C下的热处理而没有观察到流量。在干燥状态下，在约10^<-11> scm^<-1>时，电导率非常低，但是发现随着相对湿度的增加，电导率指数增加，并且在95％或更多的相对湿度下，电导率增加了约9×10^<-5> scm^<-1>。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Preparation of Proton Conductive Composites with CsHSO_4/CsH_2PO_4 and Phosphosilicate Gel

CsHSO_4/CsH_2PO_4与磷硅酸盐凝胶质子传导复合材料的制备

DOI：
发表时间：
2000
期刊：
Solid State Ionics 177
影响因子：
0
作者：
K.Kamada;et al.;A.Matsuda;T.Tezuka;M.Tatsumisago;T.Tadanaga;T.Tezuka;T.Tezuka
通讯作者：
T.Tezuka

Inorganic-Organic Hybrid Membranes with Anhydrous Proton Conuction Prepared from 3-Aminopropyltriethoxysilane and Sulfuric Acid by the Sol-Gel Method

溶胶-凝胶法3-氨丙基三乙氧基硅烷和硫酸制备无水质子传导无机-有机杂化膜

DOI：
发表时间：
2000
期刊：
J. Am. Chem. Soc. 128
影响因子：
0
作者：
K.Kamada;et al.;A.Matsuda;T.Tezuka;M.Tatsumisago;T.Tadanaga;T.Tezuka;T.Tezuka;T.Tezuka
通讯作者：
T.Tezuka

Utilization of Glass Papers as a Support for Proton Conducting Inorganic-Organic Hybrid Membranes from 3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilane, Tetraalkoxysilane and Orthophosphoric Acid

利用玻璃纸作为由 3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、四烷氧基硅烷和正磷酸制备的质子传导无机-有机杂化膜的载体

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Solid State Ionics 175
影响因子：
0
作者：
K.Kamada;et al.;A.Matsuda;T.Tezuka;M.Tatsumisago;T.Tadanaga;T.Tezuka
通讯作者：
T.Tezuka

Operation of PEFC using Composite Sheets Composed of Phosphosilicate Gels and Thermally Stable Organic Polymers

使用由磷硅酸盐凝胶和热稳定有机聚合物组成的复合片材运行 PEFC

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Solid State Ionics 177・26-32
影响因子：
0
作者：
A.Matsuda;N.Nakamoto;K.Tadanaga;T.Minami;M.Tatumisago
通讯作者：
M.Tatumisago

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忠永清治其他文献

Preparation of organic cation-doped LiI-Li2S-P2S5-based hybrid solid electrolytes

有机阳离子掺杂LiI-Li2S-P2S5基杂化固体电解质的制备

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
ファントン;常盤輝;掛須雅子;三浦章;忠永清治
通讯作者：
忠永清治

Elucidation of Dielectric Polarization Mechanism Using THz Spectroscopy

使用太赫兹光谱阐明介电极化机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
ファントン;常盤輝;掛須雅子;三浦章;忠永清治;H. Furuse;R. Ishikawa S. Morishita T. Tanigaki N. Shibata Y. Ikuhara;Takuya Hoshina
通讯作者：
Takuya Hoshina