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Preparation and properties of sulfonated ETFE-${it g}$-polyvinyltoluene membranes for application in fuel cells

燃料電池への応用を目指したビニルトルエン-グラフト化ETFE電解質膜の合成と特性

Chen, J.; 浅野 雅春; 吉田 勝; 前川 康成

Chen, J.; Asano, Masaharu; Yoshida, Masaru; Maekawa, Yasunari

耐久性の向上を目的に、スチレンの誘導体であるビニルトルエンを用い、放射線グラフトによる新規な電解質膜を合成した。エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜へのビニルトルエンのグラフト率は前照射線量と反応時間により制御できることがわかった。たとえば、グラフト率は前照射線量が増加するほど大きくなり、4時間反応時で比較すると、それぞれ18%(前照射線量:3kGy),27%(同:5kGy),40%(同:10kGy),47%(同:15kGy),105%(同:60kGy)であった。イオン交換容量はグラフト率の増加とともに大きくなり、グラフト率105%でのイオン交換容量は3.05mmol/gになり、ナフィオンに比べ3倍のイオン交換容量を示した。また、これまでのスチレンスルホン酸電解質膜に比べて、本研究で開発された電解質膜は耐久性が向上することがわかった。

A new polymer electrolyte membrane prepared by radiation grafting of vinyltoluene into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) film and subsequent sulfonation was developed for the application in fuel cells. The effect of grafting condition on the degree of grafting was investigated in detail. Results indicated that the degree of grafting can be controlled over a wide range. The grafted films were sulfonated in a chlorosulfonic acid solution to obtain the polymer electrolyte membranes, which were characterized with respect of their use in fuel cells. It is concluded that the substituted methyl group on the vinyltoluene can improve the chemical stability of the resulting membranes, and the crosslinked ETFE-${it g}$-poly(vinyltoluene-co-divinylbenzene) membranes can be proposed for the future development of alternative low cost and high performance membranes for fuel cells.

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パーセンタイル:61.68

分野:Polymer Science

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