원문 https://news.yahoo.co.jp/articles/e8d5688ff33a39e2f966b780656e1143855f8cf8
나고야 대학, 고전도 고분자 전해질막을 개발
고체 고분자형 연료전지의 모식도 출처: 나고야 대학出所：名古屋大学
종래형에 비해, 산기밀도는 5배이상, 전도율은 6배이상을 실현
나고야대학 대학원 공학연구과의 野呂篤史강사(겸 미래사회창조기구 머티리얼 이노베이션 연구소 및 탈탄소사회 창조센터) 등에 의한 연구그룹은 2023년4월, 기존에 비해 산기의 밀도가 5배이상이며, 전도율은 6배이상이라는 “고분자 전해질막”을 개발했다. 차세대 고체 고분자형 연료전지 및 수전해장치를 향한다.
고분자 전해질막은 고체 고분자형 연료전지 등에 사용되며, 플러스 전하를 띤 수소 이온(프로톤)을 수송하는 기능이 있다. 연료전지는 전해질막으로 수소와 산소를 분리하고 있다. 수소에 의해 생성된 프로톤이 고분자 전해질막 중을 이동하여, 반대측의 산소와 만나 물을 생성함으로써 전기 에너지를 발생시키는 구조로 되어 있다.
프로톤을 수송하는 능력이 높은 전해질막을 사용하면, 연료 전지로부터 보다 많은 전기를 취출하는 것이 가능해진다. 또한, 전해질막의 전도율은, 전해질막 중의 산기밀도와 강한 상관관계가 있고, 이온 교환용량(IEC)으로서 나타낼 수 있다고 한다.
예를 들어, 시판되고 있는 전해질막으로서는, 나피온 등의 “퍼플루오로설폰 폴리머막”이나, 세레미온 등의 “술폰화 폴리스티렌막”이 있고, 일반적인 사용조건(80℃, 90% RH) 하에 있어서 전도율은 각각 0.15S/cm, 0.091S/cm이며, 전해질막의 IEC값은 약0.9meq/g로 되어 있다.
연구 그룹은 이번에 IEC가 1.0meq/g 이상이라는 고분자 전해질막을 얻기 위해, 보호기로 캡핑된 산기를 갖는 모노머를 중합시켜 폴리머를 합성하였다. 보호기는 캡이 없는 산기로 하였다. 이것에 의해, IEC값이 5.0meq/g이라는 전해질막을 합성하는 것에 성공했다. 산기밀도는 종래품의 5배이상이다. 또한, 전도율은 0.93S/cm가 되어, 종래품에 비해 6배이상이나 높은 값이 되었다.