放射線を利用したDMFC用電解質膜の開発

Development of polymer electrolyte membranes by two-step radiation processing for use in DMFC

浅野 雅春; Chen, J.; 八巻 徹也; 前川 康成; 吉田 勝

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

グラフト重合と架橋反応を組合せた2段階放射線プロセスを利用し、高性能のDMFC用燃料電池膜を作製し、その特性を評価した。50m厚さのエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜を含むガラス反応管を脱気,アルゴンガス充填,封管した後、線を前照射した。次いで、照射後の反応管に、アルゴンガスをバブリングしたビニルトルエン(MeSt)とtert-ブチルスチレン(tBuSt)及び架橋剤としてビス・ビニルフェニルエタン(BVPE)とジビニルベンゼン(DVB)の四成分モノマーを混合した溶液を充填して50Cでグラフト重合を行った。このようにして得られたMeSt/tBuSt/DVB/BVPE(40/40/2.5/17.5wt%)四元系グラフト重合膜を線架橋後、スルホン化した。この電解質膜の高メタノール濃度(30%)下でのメタノール透過性を検討した結果、四元系電解質膜でのメタノール透過係数はナフィオンの1/10になることがわかった。

To develop a highly chemically stable proton conducting membrane for use in direct methanol fuel cell (DMFC), doubly crosslinked membranes were successfully prepared by the combination of chemical crosslinking and radiation crosslinking. Four monomers consisting of m,p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, divinylbenzene, and 1,2-bis(p,p-vinylphenyl)ethane were first introduced into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) films by means of-grafting process. Then, the multiple -crosslinking was performed for the ETFE base film containing grafted-chains and subsequent sulfonation. As a result, this proton conducting membrane showed a very low permeability compared with that of Nafion in high methanol feed concentration.