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Development of function-graded proton exchange membrane for PEFC using heavy ion beam irradiation

重イオン照射による傾斜機能付与燃料電池膜の創製

白木 文也*; 吉川 妙子*; 大島 明博*; 大島 雄二*; 高澤 侑也*; 福武 直之*; 大山 智子*; 裏川 達也*; 藤田 創*; 高橋 朋宏*; 岡 壽崇; 工藤 久明*; 村上 健*; 濱 義昌*; 鷲尾 方一*

Shiraki, Fumiya*; Yoshikawa, Taeko*; Oshima, Akihiro*; Oshima, Yuji*; Takasawa, Yuya*; Fukutake, Naoyuki*; Oyama, Tomoko*; Urakawa, Tatsuya*; Fujita, Hajime*; Takahashi, Tomohiro*; Oka, Toshitaka; Kudo, Hisaaki*; Murakami, Takeshi*; Hama, Yoshimasa*; Washio, Masakazu*

イオン照射時のブラッグピーク付近での化学反応の局所性を利用して、傾斜的に親水基が導入された燃料電池用新規プロトン交換膜材料を創製し、燃料電池特性を評価した。フッ素系高分子材料にXe$$^{54+}$$照射を真空・室温下で行い、ブラッグカーブに沿ったLETの違いを利用して傾斜的なラジカル生成を誘起した。照射後、スチレンモノマーをグラフト反応させ、スルホン化処理することで親水基の傾斜的な分布を有するプロトン交換膜を得た。これを用いて作製した膜/電極接合体は、特に電圧の安定性が従来のものよりも優れていることが明らかとなり、燃料電池の性能向上に繋がると期待される。

The graded energy deposition of heavy ion beam irradiation to polymeric materials was utilized to synthesize a novel proton exchange membrane (PEM) with the graded density of sulfonic acid groups toward the thickness direction. Stacked Poly(tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene) (FEP) films were irradiated by Xe$$^{54+}$$ ion beam with the energy of 6 MeV/u under a vacuum condition. Irradiated films were grafted with styrene monomer and then sulfonated. The membrane electrode assembly (MEA) fabricated by the function graded PEM showed improved fuel cell performance in terms of voltage stability. It was expected that the function-graded PEM could control the graded concentration of sulfonic acid groups in PEM.

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パーセンタイル:50.9

分野:Instruments & Instrumentation

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