固体アルカリ燃料電池用高耐久性アニオン伝導膜の設計開発

摘要

アニオン伝導膜をイオン伝導膜として用いる固体アル カリ燃料電池は、非白金触媒や液体燃料が使用可能で あるという長所を持ち、次世代の燃料電池として期待 を集めている。しかし、実用化にはアニオン伝導膜の アルカリやラジカルに対する化学耐久性を向上させる ことが不可欠である。アニオン伝導膜のアルカリ環境 下における劣化はイオン交換基の分解により起こると 従来考えられてきた。しかし、我々はこれまでの研究 で、一般的な芳香族炭化水素系アニオン伝導膜では、 主鎖のエーテル結合の開裂が分解の起点となり、主鎖 とイオン官能基が同時分解する分解機構を明らかにし てきた。この事から、主鎖に分解の起点となるヘテ ロ元素の構造を持たない、ベンゼン環とアニオン交換 基から構成される材料が耐久性の高い材料として有望 である。しかし、ポリフェニレンに代表されるこのよ うな材料は分子間相互作用が非常に強いため溶解性や 製膜性に乏しく実用的な材料を得るのは容易ではない。 本研究では、こうした問題を解決するために分子骨格 にスピロ構造やねじれ構造を導入したエーテルフリー な芳香族電解質膜の開発を行っている。本発表では、 これら開発した電解質材料のイオン伝導特性、化学耐 久性などの物性と共に、ギ酸型のアルカリ燃料電池へ 展開した結果を報告する。