放射線を利用したアニオン型電解質膜の作製とその電池特性

Preparation of anion-exchange membranes using ionizing radiation and their cell testing

越川 博; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 前川 康成; 山口 進*; 朝澤 浩一郎*; 山田 浩次*; 田中 裕久*

Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Yamaguchi, Susumu*; Asazawa, Koichiro*; Yamada, Koji*; Tanaka, Hirohisa*

触媒に貴金属を必要としないことで低コスト化が期待されているアニオン交換膜型燃料電池において、その電解質膜の出力密度や耐久性の向上が課題となっている。線グラフト重合を利用してアニオン型電解質膜を作製し、ヒドラジンを燃料とした電池性能を評価した。エチレン-テトラフルオロエチレン共重合膜に線を照射してクロロメチルスチレン(CMS)をグラフト重合した。前照射線量が高く、反応時間が長いほど、CMSグラフト率の高い膜が得られ、50kGy, 8時間ではグラフト率101%の膜が得られた。さらにトリメチルアミンによる四級化反応によりアニオン型電解質膜を合成した。水酸化カリウム水溶液に浸漬してOH置換した後、ヒドラジンを燃料とした電池性能を調べた。燃料電池自動車において重要な電流密度の高い領域で従来膜より高い出力密度が得られた。

Anion-exchange membranes based on poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) were prepared by the -ray graft polymerization of chloromethylstyrene (CMS) and the subsequent quaternization. The degree of grafting increased during the course of reaction for up to 8 h. We obtained higher degree of grafting as the pre-irradiation dose became higher. The highest degree of grafting reached 101% at a dose of 50 kGy for 8 h. The hydroxide ion conductivity was 0.044 S/cm at room temperature and a relative humidity of 100%. This value is higher than or comparable to that of the previous radiation-grafted anion-exchange membranes.