燃料電池用架橋フッ素系高分子電解質膜の合成と構造解析

Preparation of crosslinked fluoropolymer electrolyte membranes for use in fuel cells and then investigated their structural properties

井上 豊; 小林 和博; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝

Inoue, Yutaka; Kobayashi, Kazuhiro; Yamaki, Tetsuya; Asano, Masaharu; Kubota, Hitoshi*; Yoshida, Masaru

本研究では、燃料電池用架橋フッ素系高分子電解質膜を合成とX線回折(XRD)分析による構造解析を行った。架橋構造を付与したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜にスチレン(St)を放射線グラフトした後、スルホン化を行った結果、Nafionを上回る高いイオン交換容量(1.32.0meqg)を持つ電解質膜を合成できた。架橋及びStグラフト反応が進行するにつれて、PTFE膜の結晶化度は結晶子寸法の減少とともに低下した。最後に、スルホン化した膜がNafionと比べて高い結晶化度を保持していたことは非常に興味深い。

We prepared crosslinked fluoropolymer electrolyte membranes for use in fuel cells and then investigated their structural properties by X-ray diffraction (XRD) analysis. The radiation-induced grafting of styrene into crosslinked polytetrafluoroethylene (PTFE) films and subsequent sulfonation enabled us to obtain the electrolyte membrane with a sufficient ion exchange capacity, which exceeds that of the commercially-available film, Nafion. As the crosslinking and styrene grafting reactions proceeded, the size of the PTFE crystallites in the film became smaller, thereby decreasing the film crystallinity. Interestingly, in contrast to Nafion, the resulting sulfonated membranes were found to have high crystallinity.