イオントラック技術とグラフト重合を組合せた燃料電池膜の開発

Preparation of fuel cell membranes by combining the latent track formation technology and UV-grafting

浅野 雅春; 木村 祥亮*; Chen, J.; 前川 康成; 吉田 勝

Asano, Masaharu; Kimura, Yosuke*; Chen, J.; Maekawa, Yasunari; Yoshida, Masaru

膜厚方向の高いプロトン伝導性と膜の寸法変化抑制を目的に、イオンビームにより潜在飛跡を形成させたフィルムに、基材表面にのみラジカル生成が可能な光グラフト重合を組合せた新たなグラフト重合技術で電解質膜を作製した。膜厚25mのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)にNイオン(56MeV)及びXeイオン(450MeV)を各々310ions/cmのフルエンスで照射後、加熱処理によりラジカルを消失させた。この潜在飛跡領域を持つフィルムに光グラフト重合を利用してスチレンをグラフト後、クロロスルホン酸処理により電解質膜を得た。得られた電解質膜の膜面方向と膜厚方向のプロトン伝導度を評価したところ、Nイオン照射系ではほぼ同じ値(0.030S/cmと0.035S/cm)であるのに対し、Xeイオン照射系はそれぞれ0.043S/cm, 0.080S/cmと膜厚方向に高いプロトン伝導性を持つ電解質膜が得られることがわかった。これは、潜在飛跡(損傷領域)の大きさがNイオン照射系の60nmに対し、Xeイオン照射系では220nmまで拡大することにより、飛跡内にグラフト鎖が進入しやすくなったと推察した。

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