無機材料化学研究室

研究キーワード

固体電解質／燃料電池材料／イミドリン酸塩

学べることは？

P-N系材料の合成と物性評価／リン酸塩ガラスの合成と物性評価

機能材料講座桜井研究室ではリン酸塩材料の開発を行っています。リン酸塩はさまざまな用途に使用できるため、燃料電池用固体電解質の開発、リン−窒素系材料の合成と反応機構、難燃剤の開発に分類できます。

特に燃料電池についてのみ記述しますと、燃料電池の基本原理はイギリスのグローブ卿により、1839年と170年近く前のことですが、システムの難しさや、エネルギー需要の相違などにより広くは普及しませんでした。しかし、近年のエネルギー枯渇や環境問題から注目され、実用化へと近づきつつあります。我々の研究室では一般には普及していない100度を超える温度で使用できる燃料電池用固体電解質の開発を行っています。

研究室からのメッセージ

我々の研究室では、プロトン電導性ガラスの中温域燃料電池用電解質としての応用検討を行い、この度300度における発電に成功しました。
プロトン伝導性リン酸塩ガラスは、その中に数種の金属酸化物を含んでいます。リン酸塩ガラスはケイ素を主成分とするシリカガラスと比較して融点が低いなどの特徴を持っています。加えて、ガラスの作製温度を従来よりも大幅に下げることが可能な「液相温度以下縮重合法」と呼ばれる製法を用いることで、ガラスの内部に多量の水分子を含ませることが可能となり、さらにプロトンの移動度を向上させることができます。多量の水分子を含むことの利点は他にもあります。フッ素系高分子膜を電解質に用いるPEFCは湿度の高い雰囲気下でないと運転が困難であることが知られています。しかし内部に多くの水を含むプロトン電導性ガラスは、低湿度雰囲気下、乾燥雰囲気下においても発電が可能です。水分は低温地域での凍結、ガス流路の閉塞や配管の腐食の促進などの問題を引き起こすため、乾燥雰囲気下で発電可能なプロトン電導性ガラスはシステム運用に関しても利点があると考えられます。

受験生の皆さんへ

私たちと一緒に未来のエネルギー問題について語り、新しいエネルギーシステムを考案して行きましょう。