サポートネット 12月
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Information magazine that assists in small and medium-sized enterpriseSUPPORT NET4【研究の背景・目的】 燃料電池は次世代のエネルギー源として期待されています。エネファームや自動車用などで使用されている燃料電池はプロトン交換膜を使用した固体高分子形ですが、近年プロトン交換膜の代わりにアニオン交換膜(陰イオン交換膜)を用いた固体高分子形燃料電池が注目されています(図1)。この方式では安価な構成材料、金属触媒(ニッケル、コバルトなど)が使用可能、液体燃料の使用に適するなどの利点があります。しかし有機材料である電解質膜にとっては大変厳しいアルカリ環境での使用となるため劣化が早く、長期運転が難しく現在でも研究段階です。実用化には高い性能と安定性を有する膜の開発が急務であり、本研究では耐久性が高く、高性能なアニオン交換膜の開発を目指しています。【得られた成果】 アニオン交換型の電解質膜の最も大きな課題はその低い耐久性です。そこで化学的安定性に優れるエンジニアリングプラスチック類似の構造を取り入れた材料を合成しました(図2)。アニオン交換基は一般的なアニオン交換膜に用いられるトリメチルアンモニウム基(TMA)、高分子主鎖は芳香族ポリエーテルです。作製した膜は優れたイオン伝導性能を示したが、アルカリ雰囲気中での耐久性試験後はイオン伝導度などが大きく低下し安定性は不十分でした。 耐久性の向上を目指して代表的なTMA以外のイオン交換基について検討しました(図3)。長鎖アルキルアンモニウムや環状アンモニウムなどのイオン交換基を導入し、アルカリ雰囲気中の耐久性を比較しました。TMAと比較して耐久性は向上しましたが、実際の燃料電池運転にはまだまだ不十分でした。さらなる安定性の向上を目指して化学構造を検討しています。【成果の応用範囲】現時点ではまだ長期安定な膜は達成できていませんが、低価格な燃料電池システムや、現在主流のプロトン交換膜型とは異なる用途(携帯用、液体燃料使用など)への応用が期待されます。シリーズ 役立つビジネスサポート【第23弾 公設試の技術紹介】【お問い合わせ先】担当名 電子・材料技術部 化学・環境科 三神山梨県工業技術センター Tel:055(243)6111(代) Mail:kougyo-zairyo@pref.yamanashi.lg.jp山梨県工業技術センターの研究紹介(第9回)アニオン交換型燃料電池用電解質膜の研究開発〜低コストの燃料電池を目指して〜図1 アニオン交換型燃料電池図2 アニオン交換膜材料の化学構造例(芳香族ポリエーテル)図3 アルカリ雰囲気での耐久試験後の電解質膜

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