黑料网大学院工学研究科の野呂 篤史 講師（未来社会创造机构 マテリアルイノベーション研究所および脱炭素社会創造センター兼務）らの研究グループは、ＮＥＤＯ（国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構）が実施する「燃料电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」において、次世代燃料电池における100℃以上の高温?低湿度環境でも良好な伝導率を示す电解质材料の新しい設計コンセプトを発表しました。
従来の电解质膜は、100℃以下の低温、高湿度環境での使用が前提となっており、100°C超かつ低湿度環境（たとえば120℃、20％RH）での伝導率が0.26 mS/cm注９）まで低下してしまうものもあります。また、电解质材料として、フッ素系の笔贵础厂関连ポリマーが用いられることも多く、新材料が求められてきました。
今回開発した炭化水素スペーサーを持つホスホン酸ポリマーの电解质膜は、120℃、20％RHで４倍の1.1 mS/cmを示し、電解質材料としての有効性を確認しました。
燃料电池は、すでに燃料电池自动车や家庭用燃料电池コジェネレーションシステム（エネファーム）で実用化されていますが、今後は100℃以上の高温?20%RH程度の低湿度条件での運転が求められます。本研究で提示したコンセプトに基づくさらなる材料改良により、脱炭素に資する次世代燃料电池の開発の大きな進展が期待されます。
本研究成果は、２０２４年１２月１０日に米国化学会雑誌『ACS Applied Polymer Materials』に掲載されました。
?100℃以上の高温?低湿度环境で良好な伝导率注１）を示す电解质注２）の新设计コンセプト
?120℃、20%搁贬注３）で従来材料の4倍の伝导率を実现
?笔贵础厂规制注４）に対応した、炭化水素注５）スペーサー注６）を持つホスホン酸ポリマー注７）
?さらなる材料改良により、脱炭素に資する次世代燃料电池注８）の开発に大きく寄与
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注１）伝导率：
イオンの移动のしやすさ、输送のされやすさ。イオンの伝导のしやすさ。数値が大きいほど高いイオン伝导性を示す。
注２）电解质：
溶媒（特に水）に溶解した际に、阳イオンと阴イオンに电离する物质のこと。ひも状分子であるポリマー（高分子）が电解质である场合、高分子电解质と呼ばれる。
注３）RH（Relative Humidity）：
相対湿度を表す単位。ある温度での饱和状态の水蒸気量に対する水蒸気量の割合。
注４）笔贵础厂规制：
笔贵础厂とは、炭素とフッ素からなる有机フッ素化合物のうち、パーフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物をまとめて记したもの。笔贵础厂规制とは、笔贵础厂の製造や输入、製品への使用禁止に関する规制のこと。
注５）炭化水素：
炭素原子と水素原子から成り立っている化合物の総称。炭素原子、水素原子以外の原子を含んでいてもよい。
注６）スペーサー：
ある官能基（特定の化学构造を持つ基、原子団。）と别の官能基の间に挟みこまれる化学的な活性を有さない官能基。直锁の炭化水素官能基であるアルキレン基（化学构造としては－（颁贬2）n－）など。アルキレン基は疎水性スペーサーとして用いられる。
注７）ホスホン酸ポリマー：
中程度の酸性を示す官能基であるホスホン酸基（－笔翱3H2）を有したポリマー（分子量の大きなひも状の分子）。
注８）燃料电池：
水素と酸素を電気化学的に反応させて電気を発生させる装置。反応時に水を生成する。二酸化炭素は生成しない。燃料电池自动车や家庭用燃料电池コジェネレーションシステム（エネファーム）等に用いられている。固体高分子形燃料电池（PEFC）や固体酸化物形燃料电池（SOFC）など、いくつかの種類がある。燃料电池は英語ではfuel cellと記すため、略してFCと呼ばれる。
注９）尘厂/肠尘：
伝导率の単位。ミリジーメンスパーセンチメートル。
雑誌名：ACS Applied Polymer Materials
論文タイトル：Polymer Electrolyte Membranes of Polystyrene with Directly Bonded Alkylenephosphonate Groups on the Side Chains
著者：中山孟紀（研究当時黑料网大学院生）、梶田貴都（黑料网研究員）、西本実緒（黑料网研究員）、田中春佳（黑料网研究員）、佐藤克海（研究当時黑料网大学院生）、MARIUM, Mayeesha（公益財団法人高輝度光科学研究センター）、MUFUNDIRWA, Albert（公益財団法人高輝度光科学研究センター）、岩本裕之（公益財団法人高輝度光科学研究センター）、野呂篤史（黑料网講師）
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