概要

燃料電池の性能の一つに電解質膜中のプロトン伝導性があげられる。プロトン伝導性はプロトン伝導を担う水の通り道であるクラスターのサイズによっても異なる。水の分子運動性はクラスターサイズの影響を受けることから、その違いをパルスNMRで評価した事例を紹介する。

クラスターサイズと水の分子運動性

クラスターサイズが大きいと分子運動性の高い水が含まれるため水は凍結する。
一方、クラスターサイズが小さいと、運動性の低い水が主となり、0℃以下でも凝固しにくくなると推察されている

実施例

パルスNMRでは、水分子の運動性を緩和時間(T2値)で表わし分子運動性が低下すると緩和時間が短くなる



・電解質膜Bの方が緩和時間が短い
→電解質膜B中の水の分子運動性は低い
→電解質膜中のクラスターサイズは電解質膜Aが大きく、電解質膜Bが小さいと予想される



・クラスターサイズの大きい電解質膜Aでは0℃付近で水が凍結
・クラスターサイズの小さい電解質膜Bでは0℃以下でも不凍成分が存在

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