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J-GLOBAL ID：201702265258916508   整理番号：17A0492418

プロトン導電性のポリベンゾイミダゾールリン酸膜はなぜ高温のPEM燃料電池で高性能を示すか?

Why do proton conducting polybenzimidazole phosphoric acid membranes perform well in high-temperature PEM fuel cells?

著者 (3件)： Melchior Jan-Patrick (Max-Planck-Institut fuer Festkoerperforschung, Stuttgart, Germany. [e-mail]) ,  Majer Guenter ,  Kreuer Klaus-Dieter
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 19  号： 1  ページ： 601-612  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： リン酸/(ベンゾ)イミダゾール混合物の輸送特性および水和挙動を多様なNMR法,熱重量分析(TGA)および電導度測定により検討した。単量体システムは高温PEM燃料電池で優れた性能が知られているリン酸/ポリベンゾイミダゾール膜のモデルとなり得る。¹Hおよび³¹P NMRデータから,ベンゾイミダゾールがニートのリン酸に対して強いBroensted塩基として働くことを示した。ベンズイミダゾールの窒素がリン酸種との低速のプロトン交換により完全にプロトン化され,リン酸のみの水素結合ネットワークにおけるプロトン拡散および伝導プロセスが生じるに違いない。リン酸とベンゾイミダゾール種の間のプロトン交換動力学は交換時間がPFG-NMR拡散測定(ms領域)の典型的な拡散時間に近い中間体交換領域(NMRスペクトル線距離に関して)を経由した。その結果,Karger式に基づきPFG-NMRデータから詳細なプロトン拡散係数を推定した。モデルシステムのリン酸部分におけるプロトン拡散係数のニートリン酸に比べて顕著な低下がリン酸からのプロトン除去に直接起因すると示唆した。これによって水素結合ネットワークのフラストレーション(プロトンドナー-アクセプタ数の不均衡)を低下させ,構造プロトン拡散速度,リン酸の酸性度および吸湿性も減少した。TGAにより示された水取込みの減少に起因する電気浸透水駆動力の減少が,高いプロトン伝導性をもつ他のリン酸含有電解質に比べて,PBI-リン酸膜の燃料電池における性能が優れている原因と示唆した。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： 分子化合物 ,  *固体高分子形燃料電池 ,  高温型電池 ,  プロトン伝導 ,  熱重量分析 ,  リン酸 ,  ネットワーク ,  イオン交換 ,  スペクトロスコピー ,  リン31NMR ,  拡散係数 ,  拡散速度 ,  酸性度 ,  吸湿性 ,  電気浸透 ,  窒素複素環化合物 ,  芳香族縮合化合物
準シソーラス用語： Broensted塩基 ,  プロトン交換 ,  *プロトン交換膜燃料電池 ,  高温特性 ,  水素結合ネットワーク ,  *水和構造 ,  陽子磁気共鳴スペクトロスコピー

分類 (3件)： 分子化合物  (CE02000C) ,  高分子固体のその他の性質  (CG02025L) ,  燃料電池  (YB04040V)

物質索引 (2件)： 1H-ベンゾイミダゾール ,  イミダゾール

タイトルに関連する用語 (6件)： プロトン ,  導電性 ,  ポリベンゾイミダゾール ,  リン酸 ,  PEM燃料電池 ,  高性能