Fabrication of functionally gradient PEM using heavy ion beams grafting

重イオンビームグラフトによる機能性傾斜PEMの創製

鷲尾 方一*; 白木 文也*; 大島 雄二*; 高澤 侑也*; 藤田 創*; 五輪 智子*; 工藤 久明*; 岡 壽崇   ; 濱 義昌*; 村上 健*; 大島 明博*

Washio, Masakazu*; Shiraki, Fumiya*; Oshima, Yuji*; Takasawa, Yuya*; Fujita, Hajime*; Gowa, Tomoko*; Kudo, Hisaaki*; Oka, Toshitaka; Hama, Yoshimasa*; Murakami, Takeshi*; Oshima, Akihiro*

固体高分子形燃料電池は高効率かつグリーンなエネルギー源として注目されており、従来のものよりも長持ちで安価なプロトン交換膜の開発が望まれている。本研究では、新規機能性傾斜プロトン交換膜を開発し、その性能評価を行った。プロトン交換膜はポリ(テトラフルオロエチレン-co-ヘキサフルオロプロピレン)を基材とし、放射線医学総合研究所HIMACからの重イオンビームを照射し、スチレンモノマーをグラフト重合の後、クロロ硫酸溶液を用いてスルホン化して合成した。重イオンビームの傾斜的なエネルギー付与を利用することで、プロトン交換膜中の親水基の傾斜分布を形成した。その後、合成したプロトン交換膜で膜/電極接合体(MEA)を作製し、燃料電池としての発電特性を評価した。4時間の発電特性試験の結果、従来のNafionを用いたMEAはフラッディング(水分過多)によって性能が低下したが、新規開発したプロトン交換膜を用いたMEAはフラッディングを防げることがわかり、長時間の発電試験においても安定した性能を示した。

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