Comparative study on the preparation and properties of radiation-grafted polymer electrolyte membranes based on fluoropolymer films

放射線によるフッ素系高分子電解質膜の合成及びその特性

Chen, J.; Septiani, U.*; 浅野 雅春; 前川 康成; 久保田 仁*; 吉田 勝

Chen, J.; Septiani, U.*; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Kubota, Hitoshi*; Yoshida, Masaru

本研究では、フッ素系高分子膜であるETFE, PVDF及び放射線架橋したPTFEを用いて、放射線グラフト重合及びスルホン化による燃料電池用高分子電解質膜を作製し、膜の特性を比較検討した。それらの高分子電解質膜(イオン交換容量が1.0mmolg)のプロトン導電性及び化学安定性を調べたところ、ETFEをベースとした電解質膜は比較的高い耐酸化性を持っているが、プロトン導電性が低いことがわかった。一方、架橋したPTFEをペースとした電解質膜は優れたプロトン導電性を示したが、耐酸化性はETFEをベースとした膜より低かった。このような特性の違いは基材フィルムの結晶性及び化学構造と密接な関連性があると結論した。

In this study, ETFE and PVDF films, together with the crosslinked PTFE (cPTFE) films have been compared on the basis of their preparation and properties of radiation-grafted polymer electrolyte membranes (PEM). The proton conductivity and chemical stability of the three types of membranes with the similar ion exchange capacity near 1.0 mmolg were investigated and discussed in detail. Although the ETFE-based PEM was relatively more stable, its proton conductivity was lower than those of the PVDF- and cPTFE-based membranes. On the other hand, the cPTFE-based membrane showed the significantly higher proton conductivity, but its chemical stability was shorter than that of the ETFE-based membrane. The difference in the preparation and properties of the PEMs was due to the difference in the crystallinity and intrinsic properties of the base films.