陽電子消滅寿命測定法による放射線グラフト電解質膜のミクロ空孔構造評価

Microhole structures of radiation-grafted polymer electrolyte membranes investigated by positron annihilation lifetime spectroscopy

澤田 真一; 薮内 敦; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 前川 康成

Sawada, Shinichi; Yabuuchi, Atsushi; Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo; Maekawa, Yasunari

固体高分子型燃料電池用の電解質膜中には、ナノメートルスケールのミクロ自由空孔があり、この空孔構造が燃料ガスの透過性やプロトン伝導性を左右すると考えられる。さまざまな材料中のミクロ空孔サイズを調べる手法として、陽電子消滅寿命(PAL)測定法が盛んに用いられる。そこで本研究では、PAL測定によって、架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を基材とする放射線グラフト電解質膜のミクロ空孔構造を評価した。得られたPALスペクトルから、膜内におけるo-Ps(オルトポジトロニウム)の消滅パターンは2種類あることがわかった。これらo-Psの寿命は2.0-2.1nsと4.3-4.5nsであり、それぞれ0.28-0.30nmと0.44-0.45nmの空孔サイズに相当する。小さい空孔はPTFE結晶及びグラフト鎖領域に存在し、一方大きい空孔はPTFEの非結晶領域にあることが示唆された。

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