K-§MART SEEDS集PEFC電極触媒の高耐久化に資するイオン液体型ポリマーの設計と合成
概要
PEFCの電極材料として用いられているメソポーラスカーボン触媒の無加湿・中高温駆動の実現に向けて、イオン液体の添加が検討されている。本研究では、電極に含浸したイオン液体のウオッシュアウトを防止するための電極表面への固定化と、イオン液体の疎水性と酸素透過率を制御することを技術的課題として、イオン液体構造を含有するアイオノマーの設計と合成に取り組んでいる。
- 従来技術
- メソポーラスカーボン触媒に添加したイオン液体はPEFCの運転に伴い流出するため、耐久性の点において問題があると言われている。
- 優位性
- イオン液体をポリマー化することで有効な化学構造のウオッシュアウト耐性を確保することが可能であることに加えて、共重合により疎水性などをイオン液体構造と切り離して設計することが可能となる。
特徴
近年、低白金化と高活性の観点から、触媒粒子をメソポーラスカーボンの細孔内部に担持させることでアイオノマーの吸着を抑制し、高い質量活性が得られることが報告されている。しかし、同時に触媒粒子が細孔内部に存在するためプロトン輸送抵抗や酸素輸送抵抗が増加し十分な出力を引き出せないことも事実である。先行研究において、白金/メソポーラスカーボン触媒において、イオン液体のスクリーニングを実施した結果、疎水性且つアニオンの種類によって質量活性（MA）および白金有効面積（ECSA）に変化があることが見出されている。本研究では、電極に含浸したイオン液体のウオッシュアウトを防止するための電極表面への固定化と、イオン液体の疎水性と酸素透過率を制御することを技術的課題として、イオン液体構造を含有するアイオノマーを設計・合成する。
NEDO[燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業／水素利用等高度化先端技術開発／PEFC用イオン液体含侵型Pt/MPC高活性・高耐久カソード触媒合成技術の研究開発の研究開発事業」として実証中。
- 実用化イメージ・想定される用途
- ・燃料電池カソード触媒
・中高温駆動PEFC用ポリマー電解質
- 実用化に向けた課題
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・マテリアルインフォマティクスによるイオン液体型ポリマーの組成比の最適化
・最適なイオン液体型構造の探索
研究者紹介
森永 隆志（もりなが たかし）researchmap
morinaga(α)tsuruoka-nct.ac.jp(α)を@に置き換えてください
研究者からのメッセージ
制御ラジカル重合によるポリマーの精密合成、ならびにGPC-MALLSによる絶対分子量評価に関するご相談がございましたら、よろしくお願いいたします。
- 研究キーワード
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PEFC
イオン液体
アイオノマー
- 知的財産権
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・特開2024-039532 ・特許第7329206号 ・特許第7223375号 ・特開2022-157406 ・特許第7050746号 ・特開2021-151953
・特許第6861417号 ・特許第6809701号 ・特許第6803624号 ・特許第6739737号 ・特許6541086 ・WO2018-225693 ・WO2018-221680
・WO2018-159836 ・特許5924647 ・特許5892570 ・特許5881059 ・特許5705123
