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J-GLOBAL ID：200902231031036236   整理番号：09A0522662

全芳香族細孔-充填電解質膜中の非凍結結合水を通した迅速プロトン伝導

Rapid Proton Conduction through Unfreezable and Bound Water in a Wholly Aromatic Pore-Filling Electrolyte Membrane

著者 (5件)： HARA Nobuo (Univ. Tokyo, Tokyo, JPN) ,  OHASHI Hidenori (Tokyo Inst. of Technol., Kanagawa, JPN) ,  ITO Taichi (Tokyo Inst. of Technol., Kanagawa, JPN) ,  YAMAGUCHI Takeo (Univ. Tokyo, Tokyo, JPN) ,  YAMAGUCHI Takeo (Tokyo Inst. of Technol., Kanagawa, JPN)
資料名： Journal of Physical Chemistry B  (Journal of Physical Chemistry B)
巻： 113  号： 14  ページ： 4656-4663  発行年： 2009年04月09日 
JST資料番号： W0921A  ISSN： 1520-6106  CODEN： JPCBFK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 多くのイオンは高分子電解質に含まれる自由水を通して通常伝導するが,細孔充填電解質膜(PF膜)中で非凍結結合水を通して迅速にプロトンが伝導することを見いだした。直接メタノール燃料電池(DMFC)と固体状態アルカリ燃料電池(SAFC)を含む高分子電解質燃料電池(PEFC)に向けてその応用注目した。PF膜はその剛直ポリイミド基板のため充填スルホン化ポリアリーレンエーテルスルホン(SPES)の膨潤を抑制できるユニークな膜である。低温DSC測定を基にすると,高分子電解質の特殊構造に由来する膨潤のこの強力抑制が非凍結結合水のみで生じる;なんら自由水を含まない。この構造を通してプロトンは迅速に伝導する。更に,プロトン伝導の活性化エネルギーはSPES流延成形膜のほぼ一定値と異なり充填SPESのイオン交換容量(IEC)の増加に比例して16.3から9.1kJ/molに減少する。PF膜のこの傾向は充填SPESの膨潤抑制を用いる自由水をスクイーズすることによって可能になるスルホン酸基の濃度がIEC中で増加するに伴って増加する膜構造のため起こる。PF膜によって拘束されることなしに構造化水と高濃度スルホン酸基を通したこのユニークなプロトン伝導は特に,高温と低湿度及び燃料の存在と組み合わせて0°C以下の温度のような種々の条件でプロトンが伝導する必要があるPEFCにおける将来の高分子電解質を開発する上で手助けとなる。

シソーラス用語： *プロトン伝導 ,  *高分子電解質 ,  細孔構造 ,  ポリアリーレン ,  ポリエーテルスルホン ,  ポリアリールエーテル ,  *剛直棒状重合体 ,  膨潤 ,  結合水 ,  活性化エネルギー ,  イオン交換容量 ,  構造形成 ,  固体高分子形燃料電池 ,  *ポリイミド ,  分子充填
準シソーラス用語： スルホン酸基 ,  ポリアリールエーテルスルホン ,  構造化 ,  高分子電解質燃料電池 ,  自由水

分類 (2件)： 高分子固体の物理的性質  (CG02024U) ,  固体中の拡散一般  (BL06021L)

タイトルに関連する用語 (6件)： 芳香族 ,  細孔 ,  電解質膜 ,  凍結 ,  結合水 ,  プロトン伝導