放射線を利用したメタノール型燃料電池膜の開発

Development of high performance polymer electrolyte fuel cell membrane by -irradiation process

浅野 雅春; Chen, J.; 前川 康成; 吉田 勝

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

本論文は、液体のメタノールをそのまま燃料として供給する直接メタノール型燃料電池用電解質膜の開発に特化し、放射線重合と放射線架橋という2つの放射線照射プロセスを高度に組合せることにより実現した高性能化の成果を中心にまとめたものである。具体的には、このプロセスにより、ビスビニルフェニルエタン(BVPE)及びジビニルベンゼン(DVB)の2成分の架橋剤とビニルトルエン(MeSt)及びt-ブチルスチレン(tBuSt)の2成分のスルホン化可能なモノマーを組合せた4元系電解質膜を作製した。耐久性加速試験の結果、この膜は従来のポリスチレンスルホン酸電解質膜に比べて6倍耐久性が向上することがわかった。また、4元系成分をグラフトした膜を室温,真空下で放射線架橋(500kGy)した後、スルホン化した電解質膜は、メタノール透過がナフィオンの1/10まで抑制できることもわかった。

To development a high chemical stable proton exchange membrane for application in DMFC, four styrene derivative monomers, p-methylstyrene (MeSt), p-tert-butylstyrene (tBuSt), divinylbenzene (DVB) and bis(vinyl phenyl) ethane (BVPE) were graft copolymerized into the poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) film by a radiation graft technique and followed by sulfonation the grafted ETFE film. Ion exchange capacity (IEC), proton conductivity, water uptake, chemical stability and methanol permeability of the proton exchange membrane were determined. The four monomers-grafted membrane with proton conductivity as high as Nafion membrane was several times stabler than the traditional styrene/DVB-grafted membrane, and five times lower methanol permeability compared to Nafion 112 membrane. Therefore, the developed four monomers-grafted membrane was a more promising material for the application in DMFC.