(57)【要約】      （修正有）【課題】プロトン伝導性を飛躍的に向上することができるプロトン伝導体およびそのプロトン伝導体を含む燃料電池を提供する。【解決手段】ポリリン酸１中にナノ酸化物２を混合してなるプロトン伝導体である。ここで、ナノ酸化物の平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、ナノ酸化物の体積分率が５％以上５０％以下であることが好ましく、ナノ酸化物が酸化ジルコニウムおよび酸化チタンの少なくとも１種からなることが好ましい。さらに、上記のプロトン伝導体を含む燃料電池である。【選択図】図１
2008130425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリリン酸中にナノ酸化物を混合してなる、プロトン伝導体。
【請求項２】
前記ナノ酸化物の平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のプロトン伝導体。
【請求項３】
前記ナノ酸化物の体積分率が５％以上５０％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロトン伝導体。
【請求項４】
前記ナノ酸化物が酸化ジルコニウムおよび酸化チタンの少なくとも１種からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のプロトン伝導体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のプロトン伝導体を含む、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロトン伝導体および燃料電池に関し、特に、プロトン伝導性を飛躍的に向上することができるプロトン伝導体およびそのプロトン伝導体を含む燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題および資源問題などに起因して、クリーンなエネルギ源が求められている。そのようなエネルギ源としては、たとえば燃料電池が期待されている。燃料電池は、燃料を電気化学的に酸化することによって、燃焼によって生じるはずのエネルギを熱エネルギとしてではなく電気エネルギとして取り出すことに特徴がある。
【０００３】
図９に、一般的な燃料電池の模式的な構成の一例を示す。ここで、燃料電池は、燃料極１１と空気極１２との間にプロトン伝導体１３が設けられており、燃料極１１と空気極１２とは外部回路１４によって電気的に接続された構成を有している。
【０００４】
このような構成の燃料電池においては、燃料極１１に水素ガス１５が供給されるとともに、空気極１２には空気１６が供給される。
【０００５】
そして、燃料極１１では、Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-の反応が起こり、その反応により生じた電子（ｅ-）は燃料極１１に放出されて外部回路１４を通って空気極１２に流れ込むとともに、その反応により生じたプロトン（Ｈ+）はプロトン伝導体１３を通って空気極１２に到達する。
【０００６】
また、空気極１２では、１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏの反応が起こり、空気極１２に供給された空気中の酸素と、プロトン伝導体１３を通って空気極１２に到達したプロトンと、外部回路１４を通って空気極１２に流れ込んだ電子（ｅ-）と、によって水蒸気（Ｈ2Ｏ）が発生する。
【０００７】
上記のプロトン伝導体１３の材料としては、たとえば、良好なプロトン伝導性を示すことが知られているポリリン酸をベースとした材料を用いることが望ましいが、このポリリン酸をベースとした材料は２００〜３００℃で分解してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、たとえば非特許文献１には、プロトン伝導体としてα−リン酸ジルコニウム等を用いることが提案されている。また、非特許文献２および特許文献１には、さらにプロトン伝導性を向上させるためにメカニカルミリングすることが提案されている。また、非特許文献３および特許文献２には、プロトン伝導体にシリカ系材料を用いることが提案されている。さらに、特許文献３には、リン酸に酸化ジルコニウムを固形剤として混合してなるプロトン伝導体が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２８１９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−５５１８１号公報
【特許文献３】特開２００５−１９７１００号公報
【非特許文献１】Giulo Alberti, Mario Casciola, "Solid state protonic conductors, present main applications and future prospects", Solid State Ionics ２００１年, ｐｐ.３−１６
【非特許文献２】Atsunori Matsuda et al, "Preparation of proton conducting composites by mechanical milling for phosphorus-containing solid acids", Solid State Ionics ２００５年, ｐｐ.２８９９−２９０４
【非特許文献３】Junichiro Otomo et al, "Protonic conduction of CsH2PO4 and its composite with silica in dry and humid atmospheres", Solid State Ionics ２００３年, ｐｐ.３５７−３６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の非特許文献１〜３および特許文献１〜３に開示されたプロトン伝導体の耐熱性は向上するものの、ポリリン酸そのものよりもプロトン伝導性が低くなるという問題があった。
【００１０】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、プロトン伝導性を飛躍的に向上することができるプロトン伝導体およびそのプロトン伝導体を含む燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ポリリン酸中にナノ酸化物を混合してなるプロトン伝導体である。
ここで、本発明のプロトン伝導体においては、ナノ酸化物の平均粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のプロトン伝導体において、ナノ酸化物の体積分率が５％以上５０％以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のプロトン伝導体において、ナノ酸化物が酸化ジルコニウムおよび酸化チタンの少なくとも１種からなることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明は、上記のいずれかのプロトン伝導体を含む燃料電池である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プロトン伝導性を飛躍的に向上することができるプロトン伝導体およびそのプロトン伝導体を含む燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ポリリン酸中にナノ酸化物を混合してなるプロトン伝導体である。これは、本発明者らが鋭意検討した結果、ポリリン酸にナノ酸化物を混合することによって、プロトン伝導性を飛躍的に向上させることができることを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
【００１７】
ここで、本発明において、ポリリン酸としては、たとえば、従来から公知のポリリン酸を用いることができ、より詳細には、たとえば、少なくとも２個のリン原子を含み、リン原子同士が１個の酸素原子を介して結合している構造を含むＨn+2ＰnＯ3n+1（ｎは２以上の整数）の一般式で表わされるポリリン酸等を用いることができる。
【００１８】
また、本発明において、ナノ酸化物とは、平均粒子径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の範囲内にある酸化物の粒子のことをいう。
【００１９】
上記構成の本発明のプロトン伝導体のプロトン伝導性が飛躍的に向上する理由は明らかではないが、以下のように推測される。
【００２０】
まず、ポリリン酸中にナノ酸化物を混合してプロトン伝導体を作製した場合には、たとえば図１に示すように、ポリリン酸１とナノ酸化物２とが反応して、ナノ酸化物２の表面の少なくとも一部にたとえばＭＰ2Ｏ7（Ｍはナノ酸化物を構成する金属）の式で表わされる二リン酸塩等からなる反応層３が形成されることが推測される。
【００２１】
そして、ナノ酸化物２の表面の反応層３同士が接触することによって反応層３によるネットワークが構成され、この反応層３からなるネットワークのプロトン伝導性が高いことから、プロトンはポリリン酸１を通って伝導するだけでなく、このネットワークも通って伝導するために、本発明のプロトン伝導体のプロトン伝導性が飛躍的に向上すると推測される。
【００２２】
ここで、ナノ酸化物の平均粒子径は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。ナノ酸化物の平均粒子径が５ｎｍ未満である場合には、ナノ酸化物がポリリン酸に溶解して、その形状を保持することができなくなり、上記ネットワークが形成されなくなってしまうおそれがある。また、ナノ酸化物の平均粒子径が１００ｎｍを超える場合にはナノ酸化物の表面の反応層同士の接触面積が小さくなって上記ネットワークにおけるプロトンの伝導経路を大きくすることができず、プロトン伝導性が向上しない傾向にある。また、ナノ酸化物の平均粒子径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である場合には、反応層同士が接触するナノ酸化物の数を増加することができるとともに、反応層の接触面積も増大することができることから、上記ネットワーク中のプロトンの伝導経路数が増大するとともにその個々の伝導経路も大きくすることができ、プロトン伝導性をさらに高めることができる傾向にある。
【００２３】
なお、ナノ酸化物の平均粒子径は、たとえばＸ線回折法によってナノ酸化物のＸ線回折パターンをとり、そのＸ線回折パターンのピークの半値幅から算出することができる。
【００２４】
また、ナノ酸化物の体積分率は５％以上５０％以下であることが好ましい。ナノ酸化物の体積分率が５％未満である場合にはナノ酸化物の表面の反応層同士の接触によるネットワークが形成されずプロトン伝導性が大きく向上しない傾向にある。また、ナノ酸化物の体積分率が５０％を超える場合には、プロトン伝導体を占めるポリリン酸の体積分率が低下するため、プロトン伝導性が大きく向上しない傾向にある。
【００２５】
なお、本発明において、ナノ酸化物の体積分率は、混合前のナノ酸化物の体積を混合前のポリリン酸の体積と混合前のナノ酸化物の体積との和で割った後に１００を掛けることによって％の単位で算出される。
【００２６】
また、ナノ酸化物としては酸化ジルコニウムおよび酸化チタンの少なくとも１種を用いることが好ましい。酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）および／または酸化チタン（ＴｉＯ2）をナノ酸化物としてポリリン酸中に混合した場合には本発明のプロトン伝導体の耐熱性が向上するとともに、プロトン伝導体のプロトン伝導率が飛躍的に向上する傾向にある。
【００２７】
なお、本発明のプロトン伝導体においては、ポリリン酸中にナノ酸化物以外の物質が含まれていてもよいことは言うまでもない。
【００２８】
上述した本発明のプロトン伝導体においてはプロトン伝導率が飛躍的に向上するため、たとえば図９に示すプロトン伝導体１３に上述した本発明のプロトン伝導体を用いることによって大出力の燃料電池を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
（試料の作製）
以下のようにして、実施例１〜実施例１２および比較例１のプロトン伝導体がそれぞれ作製された。
【００３０】
＜実施例１＞
まず、アルゴンで満たしたグローブボックス中でリン酸（ナカライテスク製）と五酸化二リン（Aldrich製）を１：１のモル比で秤量して１００℃〜２００℃で３時間混合することにより、ポリリン酸を作製した。
【００３１】
そして、引き続きグローブボックス中で、上記で作製したポリリン酸中にナノ酸化物として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）粒子（Aldrich製）を混合して実施例１のプロトン伝導体を作製した。
【００３２】
ここで、ポリリン酸への混合前のＺｒＯ2粒子の平均粒子径は２５ｎｍであって、ポリリン酸の混合後のＺｒＯ2粒子の平均粒子径（反応層の厚さを除いたＺｒＯ2のみの平均粒子径）は２１ｎｍになっていることがＸ線回折ピークの半値幅から確認された。
【００３３】
また、実施例１においては、ＺｒＯ2粒子の体積分率を１％とし、ポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を１．５時間とした。
【００３４】
＜実施例２＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を３．３％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を２．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例２のプロトン伝導体を作製した。
【００３５】
＜実施例３＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を５．９％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を３．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例３のプロトン伝導体を作製した。
【００３６】
＜実施例４＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を８．７％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を４．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例４のプロトン伝導体を作製した。
【００３７】
＜実施例５＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を１２．６％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を５．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例５のプロトン伝導体を作製した。
【００３８】
＜実施例６＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を１７．５％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を６．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例６のプロトン伝導体を作製した。
【００３９】
＜実施例７＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を２３％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を７．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例７のプロトン伝導体を作製した。
【００４０】
＜実施例８＞
ＺｒＯ2粒子の体積分率を３１％としたこと、ならびにポリリン酸とＺｒＯ2粒子との混合時間を８．５時間としたこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例８のプロトン伝導体を作製した。
【００４１】
＜実施例９＞
まず、実施例１と同一の方法および同一の条件でポリリン酸を作製した。そして、引き続きグローブボックス中で、上記で作製したポリリン酸中にナノ酸化物としてアナターゼ型酸化チタン（ＴｉＯ2）粒子（Aldrich製）を混合して実施例９のプロトン伝導体を作製した。
【００４２】
ここで、ポリリン酸への混合前のＴｉＯ2粒子の平均粒子径は１５ｎｍであって、ポリリン酸の混合後に形成されたＴｉＰ2Ｏ7粒子の平均粒子径は２２ｎｍになっていることがＸ線回折ピークの半値幅から確認された。
【００４３】
また、実施例９においては、ＴｉＯ2粒子の体積分率を２．４％とし、ポリリン酸とＴｉＯ2粒子との混合時間を１．５時間とした。
【００４４】
＜実施例１０＞
ＴｉＯ2粒子の体積分率を５．３％としたこと、ならびにポリリン酸とＴｉＯ2粒子との混合時間を２．５時間としたこと以外は実施例９と同一の方法および同一の条件で実施例１０のプロトン伝導体を作製した。
【００４５】
＜実施例１１＞
ＴｉＯ2粒子の体積分率を８．７％としたこと、ならびにポリリン酸とＴｉＯ2粒子との混合時間を３．５時間としたこと以外は実施例９と同一の方法および同一の条件で実施例１１のプロトン伝導体を作製した。
【００４６】
＜実施例１２＞
ＴｉＯ2粒子の体積分率を１２．７％としたこと、ならびにポリリン酸とＴｉＯ2粒子との混合時間を４．５時間としたこと以外は実施例９と同一の方法および同一の条件で実施例１２のプロトン伝導体を作製した。
【００４７】
＜比較例１＞
実施例１と同一の方法および同一の条件でポリリン酸を作製し、このポリリン酸にナノ酸化物を全く混合しなかったものを比較例１のプロトン伝導体とした。
【００４８】
（導電率の測定）
上記のようにして作製した実施例１〜実施例１２および比較例１のプロトン伝導体のそれぞれの導電率を交流インピーダンス法により測定した。
【００４９】
ここで、実施例１〜実施例１２および比較例１のプロトン伝導体はそれぞれスラリー状であるため、図２に示すステンレスからなる棒状部材５とフッ素系樹脂からなる支持台４とを含む測定装置８の支持台４に設けられた直径１５ｍｍの円筒状の凹部７に３ｍｍの厚さになるようにそれぞれ流し込まれた。
【００５０】
そして、凹部７に流し込まれた上記プロトン伝導体の両面に白金電極６を接触させて導電率を測定した。なお、導電率は、２０〜１７０℃の乾燥アルゴン雰囲気中で測定された。
【００５１】
また、導電率の測定は、インピーダンスアナライザ（Solartron 1260Z）を用いて行ない、測定周波数は１ＭＨｚ〜０．１Ｈｚの間で変化させた。インピーダンス測定の結果を複素平面にプロットし、実軸との交点を試料の抵抗値（Ω）とした。そして、この抵抗値（Ω）から実施例１〜実施例１２および比較例１のプロトン伝導体のそれぞれの導電率を算出した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2008130425.tif 000003
【００５３】
表１に示すように、実施例１〜実施例１２のプロトン伝導体は比較例１のプロトン伝導体と比べて導電率が大きくなっており、導電率は最大で比較例１の約１１倍（実施例７）となっていた。
【００５４】
（活性化エネルギ）
図３に、実施例７のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を絶対温度の逆数に対してプロットした図（アレニウスプロット）を示す。なお、図３において、縦軸は実施例７のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を示し、横軸は実施例７のプロトン伝導体の絶対温度の逆数（１０００／Ｔ（Ｋ-1））を示している。
【００５５】
図３のアレニウスプロットを直線近似した傾きからプロトン伝導の活性化エネルギを計算することができ、その傾きが横軸に平行になるにしたがって活性化エネルギが小さくなり、プロトンが伝導しやすくなることを示している。
【００５６】
ここで、図３に示すアレニウスプロットから活性化エネルギを計算した結果、実施例７のプロトン伝導体の活性化エネルギは約２７ｋＪ／ｍｏｌであり、比較例１のプロトン伝導体の活性化エネルギである約３７ｋＪ／ｍｏｌよりも小さいことがわかった。したがって、実施例７のプロトン伝導体は、比較例１のプロトン伝導体よりもプロトン伝導率の高い優れたプロトン伝導体であることがわかった。
【００５７】
また、図４に、実施例１２のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を絶対温度の逆数に対してプロットした図（アレニウスプロット）を示す。なお、図４において、縦軸は実施例１２のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を示し、横軸は実施例１２のプロトン伝導体の絶対温度の逆数（１０００／Ｔ（Ｋ-1））を示している。
【００５８】
ここで、図４に示すアレニウスプロットから活性化エネルギを計算した結果、実施例１２のプロトン伝導体の活性化エネルギは約２１ｋＪ／ｍｏｌであり、比較例１のプロトン伝導体の活性化エネルギである約３７ｋＪ／ｍｏｌよりも小さいことがわかった。したがって、実施例１２のプロトン伝導体は、比較例１のプロトン伝導体よりもプロトン伝導率の高い優れたプロトン伝導体であることがわかった。
【００５９】
（導電率と体積分率との関係）
図５に、比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例１〜８のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率をプロットした図を示す。図５において、横軸は実施例１〜８および比較例１のそれぞれのプロトン伝導体のＺｒＯ2粒子の体積分率（％）を示し、縦軸は実施例１〜８および比較例１のそれぞれのプロトン伝導体の導電率（比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例１〜８のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率）を示す。なお、図５中の黒塗りの四角は、左端から右端にかけて、順次、比較例１、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７および実施例８のプロトン伝導体にそれぞれ対応している。
【００６０】
図５に示すように、ＺｒＯ2粒子の体積分率を０％から増加させるにつれてプロトン伝導体の導電率が上昇していき、ＺｒＯ2粒子の体積分率が２３％でプロトン伝導体の導電率の大きさがピークを迎え、その後減少していく。
【００６１】
図５に示すように、ＺｒＯ2粒子の体積分率の増加に対するプロトン伝導体の導電率の上昇が直線関係にないため、単にＺｒＯ2粒子の混合による効果ではなく、ＺｒＯ2粒子とポリリン酸との界面がプロトン伝導性の向上に寄与しているものと考えられる。
【００６２】
また、図５に示す結果から、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＺｒＯ2粒子の体積分率は、８．７％以上であることがより好ましく、１２．６％以上であることがさらに好ましく、１７．５％以上であることが特に好ましい。
【００６３】
また、図５に示す結果から、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＺｒＯ2粒子の体積分率は、３１％以下であることが好ましい。
【００６４】
したがって、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＺｒＯ2粒子の体積分率は、８．７％以上３１％以下であることが好ましく、１２．６％以上３１％以下であることがより好ましく、１７．５％以上３１％以下であることがさらに好ましい。
【００６５】
図６に、比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例９〜１２のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率をプロットした図を示す。図６において、横軸は実施例９〜１２および比較例１のそれぞれのプロトン伝導体のＴｉＯ2粒子の体積分率（％）を示し、縦軸は実施例９〜１２および比較例１のそれぞれのプロトン伝導体の導電率（比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例９〜１２のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率）を示す。なお、図６中の黒塗りの四角は、左端から右端にかけて、順次、比較例１、実施例９、実施例１０、実施例１１および実施例１２のプロトン伝導体にそれぞれ対応している。
【００６６】
図６に示すように、ＴｉＯ2粒子の体積分率を０％から増加させるにつれてプロトン伝導体の導電率が上昇していき、ＴｉＯ2粒子の体積分率が１２．７％でプロトン伝導体の導電率の大きさがピークを迎え、その後減少していくと考えられる。
【００６７】
図６に示すように、ＴｉＯ2粒子の体積分率の増加に対するプロトン伝導体の導電率の上昇も直線関係にないため、単にＴｉＯ2粒子の混合による効果ではなく、ＴｉＯ2粒子とポリリン酸との界面がプロトン伝導性の向上に寄与しているものと考えられる。
【００６８】
また、図６に示す結果から、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＴｉＯ2粒子の体積分率は、５．３％以上であることがより好ましく、８．７％以上であることがさらに好ましい。
【００６９】
また、図６に示す結果から、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＴｉＯ2粒子の体積分率は、１２．７％以下であることが好ましい。
【００７０】
したがって、プロトン伝導性を向上させる観点からは、ＴｉＯ2粒子の体積分率は、５．３％以上１２．７％以下であることが好ましく、８．７％以上１２．７％以下であることがより好ましい。
【００７１】
（Ｘ線回折法による解析）
図７に、実施例１〜８のように、ポリリン酸中にＺｒＯ2粒子を混合して作製したプロトン伝導体のＸ線回折法によるＸ線回折パターンを示す。このＸ線回折パターンにおいては、ＺｒＯ2に対応するピークとともにＺｒＰ2Ｏ7に対応するピークが確認され、Ｘ線回折パターンのピークの半値幅からＺｒＯ2粒子の平均粒子径が２５ｎｍから２１ｎｍに減少していることが確認された。
【００７２】
したがって、これらの結果から、ポリリン酸中に混合されたＺｒＯ2粒子の表面部分がポリリン酸と反応し、ＺｒＯ2粒子の表面部分にＺｒＰ2Ｏ7からなる反応層が形成されたものと考えられる。
【００７３】
図８に、実施例９〜１２のように、ポリリン酸中にＴｉＯ2粒子を混合して作製したプロトン伝導体のＸ線回折法によるＸ線回折パターンを示す。
【００７４】
このＸ線回折パターンにおいては、ＴｉＰ2Ｏ7に対応するピークのみが確認された。したがって、この結果から、ポリリン酸中に混合されたＴｉＯ2粒子はその全体がポリリン酸と反応してＴｉＰ2Ｏ7粒子になったと考えられる。
【００７５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のプロトン伝導体においてはプロトン伝導性が飛躍的に向上するため、本発明のプロトン伝導体を用いた燃料電池はその出力を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のプロトン伝導体の想定図である。
【図２】実施例１〜実施例１２および比較例１のプロトン伝導体の導電率の測定装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】実施例７のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を絶対温度の逆数に対してプロットした図である。
【図４】実施例１２のプロトン伝導体の導電率と絶対温度との積を絶対温度の逆数に対してプロットした図である。
【図５】比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例１〜８のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率をプロットした図である。
【図６】比較例１のプロトン伝導体の導電率を１としたときの実施例９〜１２のプロトン伝導体のそれぞれの導電率の比率をプロットした図である。
【図７】ポリリン酸中にＺｒＯ2粒子を混合して作製したプロトン伝導体のＸ線回折法によるＸ線回折パターンである。
【図８】ポリリン酸中にＴｉＯ2粒子を混合して作製したプロトン伝導体のＸ線回折法によるＸ線回折パターンである。
【図９】一般的な燃料電池の模式的な構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  ポリリン酸、２  ナノ酸化物、３  反応層、４  支持台、５  棒状部材、６  白金電極、７  凹部、８  測定装置、１１  燃料極、１２  空気極、１３  プロトン伝導体、１４  外部回路、１５  水素ガス、１６  空気。
【図１】
2008130425.tif 000004
【図２】
2008130425.tif 000005
【図３】
2008130425.tif 000006
【図４】
2008130425.tif 000007
【図５】
2008130425.tif 000008
【図６】
2008130425.tif 000009
【図７】
2008130425.tif 000010
【図８】
2008130425.tif 000011
【図９】
2008130425.tif 000012