Preparation of Poly(ether ether ketone)-based polymer electrolytes for fuel cell membranes using grafting technique

グラフト重合を用いた燃料電池膜用のPEEK基材電解質膜の調製

長谷川 伸; 鈴木 康之; 前川 康成

Hasegawa, Shin; Suzuki, Yasuyuki; Maekawa, Yasunari

ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)基材を用いた導電性高分子膜(PEMs)が、スチレンモノマーをPEEK内に放射線グラフト重合し、グラフト鎖のみに選択的にスルホン化することで調製することができた。スルホン化反応は、PEEK主鎖のフェニレン環存在下、穏やかな反応条件によってグラフトPEEK膜のグラフト鎖のみに進行し、その結果、0.1S/cm以上の導電率を有するPEMを調製することができた。PEEK電解質膜のイオン交換容量(IEC)と導電率は、グラフト率を制御することにより1.22.9mmol/gと0.030.18S/cmの範囲で制御することができた。これらは、放射線グラフト重合を用いたスーパーエンジニアリングプラスティックのPEMへの直接変換の初めての事例である。

Poly(ether ether ketone) (PEEK)-based polymer electrolyte membranes (PEMs) was successfully prepared by radiation grafting of a styrene monomer into PEEK films and the consequent selective sulfonation of the grafting chains in the film state. Using milder sulfonation, the sulfonation reactions proceeded at the grafted chains in preference to the phenylene rings of PEEK main chains; as a result, the grafted films could successfully transform to a PEM with conductivity of more than 0.1 S/cm. The ion exchange capacity (IEC) and conductivity of the grafted PEEK electrolyte membranes were controlled to the ranges of 1.2 2.9 mmol/g and 0.03 0.18 S/cm by changing the grafting degree. It should be noted that this is the first example of directly transforming super-engineering plastic films into a PEM using radiation grafting.