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。

通过溶胶-凝胶法从溶液状态生成固体，固体电解质前驱体溶液与固体电极之间形成的纳米级固液界面可以直接转化为纳米尺寸的固液实体与实体之间的界面可以改变。为此，本研究的目的是形成构建全固态电化学装置所需的电极-固体电解质纳米界面。具体来说，我们正在研究使用磷硅酸盐凝胶聚酰亚胺复合膜的燃料电池在中温范围和非加湿条件下发电、全固态双电层电容器的构建以及新型质子传导无机-有机杂化物的合成。我做到了。为了制造在中等温度范围内的非加湿条件下表现出高质子传导性的电解质膜，我们使用具有氨基的3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和硫酸或磷酸开发了一种无机-有机杂化物制备膜。结果发现，它在200℃左右稳定，并且在200℃非加湿条件下表现出相对较高的电导率2×10^<-3>Scm^<-1>。接下来，我们尝试将作为质子传导基团的磺基引入到已知具有热软化特性的聚苯基倍半硅氧烷中，并研究其质子传导性和热特性。由于在XPS测量中观察到可归因于磺基的S_ 2p 的峰，因此认为已引入磺基。至于热软化性，与未磺化的样品相比，没有观察到由于200℃左右的热处理而产生的流动，但确认了颗粒之间的结合。在干燥条件下，电导率很低，约为10^<-11>Scm^<-1>，但随着相对湿度的增加，电导率呈指数增加，在相对湿度95%或更高时，电导率约为9.发现电导率增加了6个数量级以上，达到×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