大象传媒

　メタノールやギ酸によるプロトン移动を介した燃料电池技术において、プロトン交换膜としてグラフェンシートを用い、これに微小な穴を空け、さらに穴周辺を化学修饰してかさ高くすることで、サイズの大きな燃料分子の通过を防ぎ、电极触媒の失活を抑制する技术の开発に成功しました。

　カーボンニュートラルの実現に向けて、メタノールやギ酸を合成燃料として電力を取り出す、直接メタノール/ギ酸型燃料電池技術の開発需要が高まっています。これらは、プロトン移動を介した発電を行いますが、従来のプロトン交換膜では、燃料分子自身も電極間を移動して不必要に酸化され、電極触媒を失活させてしまう「クロスオーバー現象」が問題となっていました。本研究では、プロトン交換膜として、グラフェンシートに5~10 nmの穴を空け、かつスルホ基を有するスルファニル官能基で穴周辺を化学修飾してかさ高くしたものを新たに開発し、高いプロトン伝導度を維持しつつ、メタノールやギ酸分子の通過を妨げ、クロスオーバー現象を抑制することに世界で初めて成功しました。

　これまで、燃料分子の移动を阻害する方法としては、膜を厚くしたり、二次元材料を挟み込むなどのアプローチが取られてきました。しかし、これらは同时にプロトン伝导度も低下させてしまいます。そこで今回、电気浸透抗力と立体障害によって燃料分子の移动を阻害する构造を検讨しました。その结果、このスルファニル修饰穴あきグラフェン膜は、燃料电池として必要なプロトン伝导度をほぼ维持しつつ、市贩のナフィオン膜と比べて、电极の失活を大きく抑制することが分かりました。

　従来のプロトン交换膜に本膜を贴り付けるだけで、クロスオーバー现象が抑制できると考えられ、本研究成果により、直接型燃料电池が水素型燃料电池以外の新たな选択肢になると期待されます。

笔顿贵资料

プレスリリース

研究代表者

筑波大学数理物质系

鄭 サムエル　助教

名古屋大学大学院工学研究科
大戸 達彦　准教授

大阪大学大学院理学研究科
西内 智彦　助教

掲载论文

【题名】

Suppression of Methanol and Formate Crossover through Sulfanilic-functionalized Holey Graphene as Proton Exchange Membranes.
（プロトン交换膜としてスルファニル修饰穴付きグラフェンを用いたメタノールとギ酸クロスオーバーの抑制）

【掲载誌】

Advanced Science

【顿翱滨】

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