➤使用配位聚合物※1）玻璃制造车载燃料电池※2）所需的电解质※3）材料。
➤配位聚合物玻璃柔韧性强，在燃料电池中的零湿度且120℃的环境下具有高性能。
本研究的示意图（京都大学Icems）
由京都大学Icems（物质-细胞综合系统基地）的副教授堀毛悟史、特聘研究员小川知弘等组成的研究团队与电装株式会社的研究员高桥一辉、JEOL RESONANCE株式会社的研究员西山裕介等组成的团队合作，成功合成一种在零湿度且120℃的环境中表现出高性能的电解质材料。
以氧气（O2）和氢气（H2）为燃料的燃料电池仅排放水，因此被誉为清洁能源，其用途也正在不断扩展中，其中一个用途就是汽车。近年来，搭载有燃料电池的汽车在国内外均有销售。为了进一步促进车载燃料电池的普及，必须提高电池所用材料的性能。例如，要求电解质材料能够（i）仅高速运输和传导氢离子（H+），（ii）柔韧性强，且易于与电极结合。
如果可以在零湿度和120-160℃的温度范围内实现以上两个性能，则可以产生许多优点，例如，提高燃料电池效率，减少贵金属催化剂（如铂）的使用量以及使车身紧凑化等。
在这项研究中，合成了一种由金属离子和分子相互组合而成的“配位聚合物玻璃”，从而解决了电解质的问题。迄今为止，大多数有机聚合物薄膜在没有充足水分的情况下不能作为电解质发挥作用，但是本研究合成的配位聚合物无需加湿即可高速传导氢离子，同时作为固体表现出极佳的柔韧性。
在本次研究中，通过金属离子（Zn2+）使具有许多氢离子的磷酸（H3PO4）相互连接以形成网络状，同时添加可抑制结晶的铵离子，从而合成聚合物玻璃。通过同步辐射X射线和固态核磁共振（NMR）※ 4）测量方法对配位聚合物玻璃的结构进行分析可知，在配位聚合物玻璃中，金属离子和磷酸形成较大的网络结构，通过网络的动态移动，使得仅有氢离子被传导。此外，将该配位聚合物玻璃用于燃料电池，并评估其在零湿度和120℃环境下的电输出特性。结果显示，电极面积为1cm2的燃料电池单元的最大输出密度达到150 mW/cm2。
通过对合成玻璃的金属离子和分子的种类进行广泛研究发现，该配位聚合物玻璃有望改善燃料电池的性能，特别是车载用燃料电池。
该研究结果是JST研究成果最佳展开支援项目A-STEP：“以离子传导性配位聚合物为电解质的燃料电池的研发”的一部分。
该成果已于2020年5月13日发表于英国皇家化学会《Chemical Science》期刊。此外，本论文在该期刊中关注度极高，因此被选为“ChemSci Pick of the week”进行特别报道。