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放射線を利用したPEEK電解質膜の開発

Development of polyetheretherketone-based polymer electrolyte membranes by radiation-grafting

浅野 雅春; Chen, J.; 前川 康成; Li, D.*; 奥 浩之*

Asano, Masaharu; Chen, J.; Maekawa, Yasunari; Li, D.*; Oku, Hiroyuki*

水素を燃料とした燃料電池用電解質膜の開発を目的として、新たに開発した2段階グラフト技術により、強靭なグラフト型炭化水素系電解質膜を作製した。作製法は次の通りである。第1段階グラフト工程では、基材の薄膜ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルムにジビニルベンゼン(DVB)を40$$sim$$80$$^{circ}$$C, 24時間で熱グラフト重合した。第2段階グラフト工程では、DVBグラフトPEEKフィルムに$$gamma$$線をアルゴンガス中、常温で30kGyの線量で前照射し、スチレンスルホン酸エチルエステル(ETSS)を80$$^{circ}$$Cでグラフト重合した。このグラフトフィルムを95$$^{circ}$$Cの熱水中に入れ、24時間加水分解することにより高分子電解質膜を得た。このグラフト型炭化水素系電解質膜のイオン交換容量はグラフト率を制御することにより、ナフィオン比で最大3倍にまで高めることができた。また、ナフィオンと同程度のプロトン伝導度を持つ電解質膜のメタノール透過性は、ナフィオンに比べて1/10になることがわかった。さらに、発電性能では、ナフィオン比で同等又はそれ以上であることもわかった。

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