日本の東北大学の研究チームは3Dプリントを使用して陽子交換膜を製造した。

日本の東北大学の研究チームは3Dプリントを使用して陽子交換膜を製造した。
出典: Xianji.com

日本の東北大学の研究チームが、電池、電気化学コンデンサ、燃料電池の主要部品である陽子交換膜を3Dプリンティングで製造したとみられる。研究者らは、この成果により、カスタマイズ可能な固体エネルギーデバイスの可能性が現実に近づいたとも述べている。現在、研究成果はアメリカ化学会の学術誌「ACS Applied Energy Materials」に掲載されている。

論文の著者で本間格教授の助教である岩瀬一之氏は、「形状をカスタマイズできるエネルギー貯蔵デバイスは、スマートウェアラブルデバイス、電子医療機器、ドローンなどの電子機器に関連するアプリケーションにまったく新しい可能性を提供します」と述べています。現在の3Dプリンティングは、部品に独自の機能を与えるのではなく、最終製品の機能を補助する部品を作成します。


「しかし、エネルギー貯蔵装置の3Dプリントには特殊な機能性インクが必要です。私たちは製造プロセスを開発し、3Dプリントされた準固体エネルギー貯蔵装置を可能にする機能性ナノインクを合成しました」と岩瀬氏は語った。

研究チームは、最終的なインクの粘度に細心の注意を払いながら、無機シリカナノ粒子を光硬化性樹脂と陽子を伝導する液体と混合した。研究者たちは、さまざまな成分の比率を混合することで、ディスペンシング 3D プリンターで使用でき、紫外線下で硬化した後でも特性を維持できるインクを開発しました。研究者らは、その性能をテストするために、2つの炭素電子電極の間に印刷された膜を組み立て、電子機器におけるエネルギーの貯蔵と放電を促進する重要なコンポーネントである、動作する準固体電気化学コンデンサを作成しました。

岩瀬氏は、硬化に用いる無機材料や樹脂を自由に選択できるため、この技術はさまざまなタイプの準固体エネルギー変換デバイスに応用できると語る。

「従来の製造技術と比較して、このようなデバイスを3Dプリントする能力は、電力を供給するデバイスに合わせて形を変えることができるデバイスや、装着する患者の個々のニーズに合わせて調整できるスマート医療デバイスなど、陽子伝導デバイスの新たな可能性を切り開きます」と岩瀬氏は付け加えた。

チームは、インクの配合を改良して、より複雑な形状の完全な 3D プリントエネルギー貯蔵デバイスを実現するとともに、この技術の応用や商品化に関心を持つ可能性のある他の産業パートナーを探す予定です。


交換膜、電池、材料

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