Styrene grafted and sulfonated proton conducting membranes based on radiation-crosslinked polytetrafluoroethylene and their fuel cell applications

放射線架橋ポリテトラフルオロエチレンを基材としたスチレンスルホン酸グラフト膜とその燃料電池膜への応用

八巻 徹也; 浅野 雅春; 森田 洋右*; 諏訪 武*; 吉田 勝

Yamaki, Tetsuya; Asano, Masaharu; Morita, Yosuke*; Suwa, Takeshi*; Yoshida, Masaru

放射線架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜にスチレンを放射線グラフト重合した後、スルホン化することによってイオン交換膜を合成した。スチレンのグラフト率は、PTFE基材の架橋密度とグラフト反応条件によって制御可能であった。グラフト率30%以上では、スルホン酸基が内部にまで均一に分布したイオン交換膜を合成することができた。得られた膜のイオン交換容量は、ナフィオンのような市販パーフルオロスルホン酸膜の性能を大きく上回る2.9meq gという高い値であった。このことは、われわれのイオン交換膜が燃料電池膜として応用可能であることを示している。

Proton exchange membranes were prepared by the radiation-induced grafting of styrene into crosslinked polytetrafluoroethylene (PTFE) films and subsequent sulfonation. The degree of grafting was controlled in the range of 7-75% by the crosslinking density of the PTFE matrix as well as the grafting conditions. The films at the grafting yield of 30% were found to give the ion exchange membranes with a homogeneous distribution of sulfonic acid groups. The resulting membranes showed a large ion exchange capacity reaching 2.9 meq g, which exceeded the performance of commercially-available perfluorosulfonic acid films such as Nafion. This will encourage the use of our ion exchange membranes in polymer electrolyte fuel cells.