平成22年度　戦略的大学連携支援事業　活動報告書

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燃料電池用酸素富化膜の開発室蘭工業大学 大学院 教授 松山春男/助教 関 千草■ 教育研究部会 活動報告 研究小委員会携帯型燃料電池に酸素を充分に供給することは燃料電池の動作効率を向上するために重要であり、空気中の酸素を濃縮、供給できればより高出力の燃料電池の開発が可能となる。このとき医療・工業などの幅広い分野への応用が注目されている酸素富化膜を利用すると酸素濃縮だけではなく、空気中の不純物も除去でき、燃料電池の長寿命化も期待できる。これまでに酸素富化膜として側鎖に芳香族アミンを導入したメタクリレートポリマーとコバルトテトラポルフィリンとの錯体を利用した例が西出らによって報告されているが、流量が大きく、酸素濃縮能の高い富化膜を作製するためには薄膜作製法などの課題が残されている。そこで本研究では酸素親和性の高い有機金属錯体であるコバルトポルフィリン類を用いて酸素富化膜を作製し、その簡便な作製法の開発と酸素濃縮能の向上について検討を行った。平成20年度は初めに市販で入手容易なコバルトテトラフェニルポルフィリンを用いて富化膜作製の条件を検討した。微多孔膜にポルフィリン層を強固に形成するために混合したポリブチルメタクリレート(PBM)はアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を重合開始剤として窒素雰囲気下、トルエン中、90℃、24hの条件でブチルメタクリレートの反応を行うことにより合成した。PBMの収率は63%、重量平均分子量は2.7×104、分散比は1.6であった。このPBMは支持膜表面に塗布したポルフィリン錯体が強固な機能層を形成し、はがれ落ちにくくするための働きをもつ。富化膜の作製は次のように行った。市販のコバルトテトラフェニルポルフィリン(CoTPP)と芳香族アミン類の錯形成を行うために、窒素雰囲気下クロロホルム2ml中でPBMとともに1時間撹拌し、暗赤色のCoTPP-amine-PBM溶液を得た。今回はPBNに対してCoTPPが40wt%、CoTPPとアミンのモル比が1:4となるように溶液を調整した。次にこのCoTPP-amine-PBM溶液をScheme 1 Synthesis of PBMA and CoTPP-amine -PBM complexFigure 2.Proposed model optimized by MMFF94, and permeability coefficients of oxygen and nitrogen for the CoTPP-D-POM complex coated membrane.Figure 1.a) Preparation of CoTPP-amine-POM coated membranes. b) Scheme of air permeation.連携推進委員会 活動報告教育研究部会 活動報告大学運営部会 活動報告地域連携部会 活動報告評価委員会66

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