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耐熱性芳香族高分子膜への放射線グラフト重合による燃料電池用電解質膜の作製

Preparation of polymer electrolyte membranes for fuel cells by radiation induced-graft polymerization of thermostable aromatic polymers

佐藤 賢; 成田 正*; 高橋 周一; 長谷川 伸; 前川 康成

Sato, Ken; Narita, Tadashi*; Takahashi, Shuichi; Hasegawa, Shin; Maekawa, Yasunari

耐熱性や機械的特性に優れたスーパーエンジニアプラスチックの中で、特に燃料電池作動下で存在する熱水への耐性が特に見込めるポリスルホン(PSU),ポリエーテルスルホン(PES)、及び、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)膜に着目し、放射線によるグラフト重合とスルホン化による電解質膜の作製を試みた。PSU膜とPES膜の場合、グラフト重合、及び、スルホン化による膜の溶解や変形のため、電解質膜が得られなかった。一方、PEEK膜の場合、スチレン(St)のグラフト重合とStグラフト鎖のスルホン化によって、高いイオン伝導度を示す電解質膜が得られた。特にグラフト率とスルホン化率を制御することで、膜変形なしに導電率0.001$$sim$$0.01S/cmの電解質膜が作製可能となった。

Radiation-grafting technique has been applied for the preparation of polymer electrolyte membranes of super engineering plastics, PES and PEEK. The radiation grafting of styrene on to a PEEK film proceeded to give grafted films (PEEK-g-Sty). The milder sulfonation condition of PEEK-g-Sty lead sulfonated PEEK-g-Sty with controlled sulfonation degrees and promising ion exchange capacity(IEC). By controlling graft and sulfonation degrees, PEEK films were transformed into the polymer electrolyte membranes exhibiting proton conductivity of 0.001 - 0.01 S/cm.

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