放射線グラフト重合法によるアニオン交換型ETFE電解質膜の開発

Development of anion-exchange ETFE membranes by radiation grafting

浅野 雅春; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 山本 和矢*; 三瓶 文寛*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 田中 裕久*

Asano, Masaharu; Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Maekawa, Yasunari; Yamamoto, Kazuya*; Sampei, Fumihiro*; Asazawa, Koichiro*; Yamaguchi, Susumu*; Tanaka, Hirohisa*

線グラフト重合を利用したアニオン型電解質膜の開発を進めているが、ヒドラジンを燃料とした電池試験の結果、開放電圧が低く、燃料の膜透過が起こっていると、考えられた。そこで、その燃料の透過を抑制するために、高分子グラフト鎖に架橋を導入した。膜厚50mのエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体膜(ETFE膜)への線グラフト重合は、アルゴン雰囲気下、室温で50kGy照射した後、窒素ガスでバブリングした0.5vol%のジビニルベンゼン(DVB)を含むクロロメチルスチレン/キシレン(1/1vol%)混合溶液中に浸漬し、60C、所定時間反応させることで行った。得られたアニオン交換型電解質膜の含水特性を検討したところ、DVB未添加系に比べて添加系は低く抑えられることがわかった。

We prepared anion-exchange membranes based on an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer by -ray-induced graft polymerization of chloromethylstyrene (CMS) and the subsequent quaternization reaction. The crosslinker effect was investigated in terms of membrane preparation and performance of a hydrazine fuel cell. The quaternization ratio appeared to decrease as the concentration of divinylbenzene (DVB) in the CMS grafting solution increased. Importantly, the crosslinker lowered the water uptake of the resulting membranes in the Cl and OH forms, possibly thereby restricting excessive swelling during the fuel-cell operation.