Hydrocarbon proton-conductive membranes prepared by radiation-grafting of styrenesulfonate onto aromatic polyamide films

放射線グラフトによる芳香族ポリアミド炭化水素プロトン導電性膜の作製

Li, D.*; Chen, J.; Zhai, M.; 浅野 雅春; 前川 康成; 奥 浩之*; 吉田 勝

Li, D.*; Chen, J.; Zhai, M.; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Oku, Hiroyuki*; Yoshida, Masaru

本研究では、メタノール透過性を抑制した直接メタノール型燃料電池用電解質膜を開発するため、優れたバリア性を持つ芳香族ポリアミドNMDX6を基材フィルムとして、放射線グラフトによりスルホン酸基を有するp-スチレンスルホン酸ナトリウム(SSNa)のグラフト重合を試みた。その結果、ジメチルスルホキシドを溶媒に用いたときに、SSNaのグラフト重合性が促進することがわかった。また、このグラフト膜を塩酸処理することにより容易にプロトン電解質膜に変換することができた。得られた電解質膜は、最大イオン交換容量が1.63mmol/gに達したことに加え、高い機械強度を有することがわかった。さらに、メタノール透過性はナフィオンより1/7に抑制した。

Novel method for preparing aromatic hydrocarbon proton-conductive membranes without sulfonation and membrane casting process is achieved by radiation grafting of sodium styrenesulfonate to an aromatic polyamide, poly(m-xylylene adipamide) (Nylon-MXD6) films and subsequent ion-exchange. The styrenesulfonate was easily grafted into the Nylon-MXD6 films from an oxygen-free dimethyl sulfoxide (DMSO) solution. As a result, the resulted styrenesulfonic acid-grafted Nylon-MXD6 films, namely proton-conductive membrane, with high ion exchange capacity up to 1.63 mmol/g, can be obtained. The membrane was transparent and highly hydrophilic. Furthermore, the methanol permeability was significantly lower than that of the Nafion membrane. Therefore, the Nylon-MXD6-based proton-conductive membrane is a more promising material for the direct methanol fuel cells (DMFCs).