Preparation of ETFE-based fuel cell membranes using UV-induced photografting and electron beam-induced crosslinking techniques

光グラフト法及び電子線架橋法の併用によるETFE高分子基材をベースとした電解質膜の合成

Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成; 坂村 高洋*; 久保田 仁*; 吉田 勝

Chen, J.; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Sakamura, Takahiro*; Kubota, Hitoshi*; Yoshida, Masaru

UV照射によるスチレングラフトプロセス及び電子線によるグラフト膜架橋導入を併用して新規な燃料電池用電解質膜の合成法を開発した。グラフトプロセスでは、ガス相及び液相でのスチレンのグラフト化を検討した。スチレンをグラフトしたETFE膜を電子線照射することで、架橋構造導入による耐久性向上が実現できた。本論文の特徴は、(1)UVグラフト法によるスチレンのETFE膜全体へのグラフト化,(2)合成した電解質膜の高プロトン導電性,(3)ガス相グラフト法より液相グラフト法で合成した電解質膜の高導電性,(4)これらの電解質膜の異方性プロトン導電性,(5)電子線架橋による耐久性向上と電解質膜表面への高濃度導電基の確保である。

A novel process comprising UV-induced photografting of styrene into poly(tetrafluoroethylene-co-ethylene) (ETFE) films in vapor and liquid phases, followed by electron beam-induced crosslinking has been developed for preparing polymer electrolyte membranes. The significance of this process is that the photografted polystyrene chains can completely penetrate into the base ETFE film; the membranes show proton conductibility available for fuel cell applications. On one hand, the proton conductivity of the liquid-phase photografted electrolyte membranes is higher than the vapor-phase one, and is anisotropic in the surface and thickness directions. On the other hand, radiation-induced crosslinking greatly improves the chemical stability of the resultant fuel cell membranes, and maintains the surface concentration of sulfonic acid groups at its higher level.