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発電環境下の固体高分子電解質膜のプロトン伝導分布を可視化します。
固体高分子電解質膜のプロトン伝導
固体高分子形燃料電池 (PEFC) において、プロトンが電解質膜の中を効率的に伝達することが重要です。
コンダクティブAFM技術は電解質膜のチャネルの構造 (数、分散状態、大きさ) やプロトン伝導度を可視化でき、電解質膜のプロトン伝導挙動の解析に有効です。
雰囲気制御コンダクティブAFMによるチャネル可視化技術
電解質膜と導電性プローブ間で電圧印加するとチャネル内をプロトンが移動します。
移動したプロトンがプローブ先端で反応した際に流れる電流をナノ空間スケールで観測します。
固体高分子電解質膜の適用事例
発電時の湿度環境下における電解質膜のプロトン伝導に寄与するチャネルの構造やプロトン伝導度を可視化できます。
低湿度下で、局所的にプロトン輸送領域が観測される。プロトン輸送領域は数nm～数10nmのプロトンパス (電流像：赤色スポット) から形成されている。
高湿度下で水分を多く吸収し、膜全体に電導度の大きいプロトン輸送領域 (電流像：明度の高い電流領域) が存在する。含水率の低い低湿度下で、プロトン輸送領域は局所的に存在する。
電解質膜のプロトンチャネル可視化技術は、高性能電解質膜開発やMEA開発における電解質膜組み込みの最適化等に有効です。
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