Preparation of intermediate-temperature proton conducting materials utilizing reaction of phosphate glass and organic molecules

磷酸盐玻璃与有机分子反应制备中温质子传导材料

• 批准号: 22656154
• 负责人: KASUGA Toshihiro
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22656154/
• 关键词: プロトン伝導; 燃料電池; ハイブリッド; 有機分子; イミダゾール; ベンズイミダゾール; プロトンダイナミクス; ナノ粒子; ベンゾイミダゾール

An intermediate-temperature proton-conducting amorphous material was prepared utilizing the reaction of zinc metaphosphate glass powders with benzimidazole (BIm). The anhydrous material showed almost no decrease in weight even after heating at 200℃. It showed electrical conductivities of 10-100 pS-cml at the intermediate temperatures of 170-230℃: the activation energy for electrical conduction (~1.0 eV) was larger than that for proton transport between benzimidazole molecules. For improving the electrical conductivities, nanometer-sized zirconium phosphate particles with mobile protons at their surface were hybridized with the amorphous materials. The resulting materials showed two-order magnitude larger conductivities than those before hybridization, and small activation energy of ~16 kJ/mol. NMR analysis implied that the strength of hydrogen bonding and the amount of mobile protons increased at around the surface of the nano-particles. MEA (membrane-electrode-assembly) using the material as the electrolyte worked with a maximum power density of 111 mW cm' when utilized in an H2/02 fuel cell at 150℃.

利用偏磷酸锌玻璃粉末与苯并咪唑（BIm）反应制备了一种中温质子传导非晶材料，无水材料即使在200℃加热后重量也几乎没有减少，其电导率为10-100 pS。 -cml在170-230℃中间温度：电传导的活化能（~1.0 eV）比质子的活化能大为了提高苯并咪唑分子之间的电导率，将表面具有移动质子的纳米尺寸磷酸锆颗粒与非晶材料进行杂化，所得材料的电导率比杂化前高出两个数量级，且活化能较小。 ~16 kJ/mol。NMR 分析表明，纳米颗粒表面周围的氢键强度和移动质子数量增加。 （膜电极组件）使用该材料作为电解质，在150℃的H2/02燃料电池中使用时，最大功率密度为111 mW cm'。

项目成果

リン酸亜鉛ガラスとイミダゾール系有機物から得られるプロトン伝導体

由磷酸锌玻璃和咪唑有机物获得的质子导体

• 发表时间: 2012
• 作者: 春日敏宏;大稲高裕;森川博史;前田浩孝;小幡亜希子;中山将伸
• 通讯作者: 中山将伸

リン酸亜鉛ガラス/ベンゾイミダゾールから得られるハイブリッド材料の電導度の組成依存性

磷酸锌玻璃/苯并咪唑杂化材料电导率的成分依赖性

• 发表时间: 2012
• 作者: 大稲高裕;半田圭;森川博史;前田浩孝;中山将伸;春日敏宏;都築達也
• 通讯作者: 都築達也

Proton conducting materials derived from ZnO-P2O5-M2O3 (M=B, Al, Y) glasses and benzimidazole, 5th International Symposium on Designing

ZnO-P2O5-M2O3（M=B、Al、Y）玻璃和苯并咪唑衍生的质子传导材料，第五届国际设计研讨会

• 发表时间: 2012
• 作者: H. Morikawa;T. Oine;H. Maeda;T. Kasuga
• 通讯作者: T. Kasuga

リン酸亜鉛ガラス/ベンゾイミダゾールから得られるハイブリッド材料の熱処理条件の検討

磷酸锌玻璃/苯并咪唑杂化材料热处理条件研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 半田圭;森川博史;大稲高裕;前田浩孝;中山将伸;春日敏宏
• 通讯作者: 春日敏宏

ZnO-P2O5-M2O3(M=B, Al, Y)系ガラスとベンゾイミダゾールから得られるプロトン伝導体

由 ZnO-P2O5-M2O3 (M=B, Al, Y) 玻璃和苯并咪唑获得的质子导体

• 发表时间: 2012
• 作者: 尾関昭宣;加藤宗樹;小幡亜希子;春日敏宏;春日敏宏;春日敏宏
• 通讯作者: 春日敏宏