分子状ナノフィラーを用いた新規高分子-無機複合電解質の開発

利用分子纳米填料开发新型聚合物-无机复合电解质

基本信息

批准号：
18760530
负责人：
板垣吉晃
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高分子電解質であるナフィオンと無機分子フィラーの複合化により、100℃以上の高温で高い伝導度を有する電解質膜の開発を目指している。また、これにより高温で作動可能な燃科電池の開発し、メタノールクロスオーバーや白金の一酸化炭素被毒の低減を目指すものである。平成19年度は、前年に続きナフィオン-POSS複合体を調製し、それぞれの膜のキャラクタリゼーション並びに電池特性評価を行った。分子側鎖にアミノ基を有するPOSS(OA-POSS)を用いることで、ナフィオン中のスルホン基とPOSSのアミノ基の間にイオン対を形成、架橋させた。同POSSを3wt%含む電解質では、90℃以上で伝導度の緩やかな増加が確認された。しかし、前年度に行ったOTMA-POSS複合系よりも高い伝導度を得ることはできなかった。水溶性POSSを用いた系では、OTMA-POSSが分子フィラーとして最も効果的であることが分かった。また、ナフィオンにNH_4Clを添加し、同様のイオン対を形成させた場合、伝導度の増大が見られなかったことから、複合膜の高温伝導性にはPOSSの酸化ケイ素ケージが有効に作用していることが明らかになった。OTMA-POSS複合膜についてで温度可変FT-IR測定を行ったところ、物理および化学吸着水はいずれも温度上昇に伴って減少していることが分かった。したがって、複合膜の高温伝導性は高温保水性よりむしろナフィオンのイオンドメインの構造安定性の向上に起因していると考えられる。さらに、電池特性測定の結果、OTMA-POSS添加膜を用いたMEAにおいて100℃以上でも出力の向上が見られ、伝導度測定の結果を支持するものとなった。

这项研究旨在通过将聚电解质Nafion与无机分子填充剂相结合，在高温或更高的高温下具有高电导率的电解质膜。这也旨在开发一个可以在高温下操作的燃料电池，减少甲醇跨界和铂一氧化碳中毒。在2007年，与上一年一样，制备了Nafion-Poss复合物，并进行了每个膜和电池表征的表征。通过使用POSS（OA-POSS），该pos（OA-Poss）在分子侧链上有一个氨基，在Nafion和Poss的Amino组之间形成了一个离子对并在硫酮基团之间形成并交联。包含相同可能的3WT％电解质显示在90°C或更高时电导率较大。但是，我们无法获得比上一年执行的OTMA-POSS复合系统更高的电导率。在使用水溶性POSS的系统中，发现OTMA-POSS是最有效的分子填充物。此外，当将NH_4CL添加到Nafion中形成类似的离子对时，未观察到电导率的增加，并且发现POSS的硅氧化物笼在复合膜的高温电导率中有效。在OTMA-POSS复合膜上进行了可变的温度FT-IR测量值，发现物理和化学水水随温度升高而降低。因此，认为复合膜的高温电导率是由于Nafion离子结构域而不是高温水位保留特性的提高。此外，电池特性的测量表明，使用OTMA-POSS添加膜在MEA的100°C或更高的MEA中也得到了改进，这支持了电导率测量结果。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ナフィオン-POSS複合膜のPEFC電解質への応用

Nafion-POSS复合膜在PEFC电解质中的应用

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takamasa Onoki;Hiroya Abe;Hiroki Taniguchi;Tomoaki Watanabe;Toshiyuki Hashida;Eiichi Yasuda;Masahiro Yoshimura;板垣吉晃
通讯作者：
板垣吉晃