放射線グラフト重合により作製したアニオン交換形電解質膜の対アニオン効果

Counter anion effect in anion conducting membranes prepared by radiation-induced graft polymerization

前川 康成; 越川 博; Sinnananchi, W.; 山本 和矢*; 山口 進*; 田中 裕久*

Maekawa, Yasunari; Koshikawa, Hiroshi; Sinnananchi, W.; Yamamoto, Kazuya*; Yamaguchi, Susumu*; Tanaka, Hirohisa*

企業との共同研究で進めている貴金属フリー液体燃料電池への適用を目的に、放射線グラフト重合によるアニオン交換形電解質膜の開発を進めている。今回、ETFE膜にクロロメチルスチレン(CMS)をグラフト重合後、グラフト鎖のトリメチルアミンによる4級化(変換率100%)により作製したグラフト形電解質膜について、対アニオンの電解質膜特性に及ぼす影響を調べた。塩化物,重炭酸化物,水酸化物と電解質膜の対アニオンの酸性度が低下することで、含水率,導電率ともに大幅に上昇することがわかった。さらに、塩化物の場合は、脱アミンにより分解するのに対し、水酸化物ではより低温で脱メタノールにより分解することがわかった。水酸化物であるアニオン伝導電解質膜では、水酸化物の酸性度が低いため、化学的不安定となること、及び、その化学的不安定さを解消するために高含水率となることが示唆された。

Anion-exchange membranes (AEM) for hydrazine fuel cells, in which non-expensive platinum free metals are used as a electrode catalysts, can be prepared using radiation techniques. The grafted AEM were prepared by the radiation-induced graft polymerization of chloromethylstyrene (CMS) into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) films and subsequent quaternization of the grafts with trimethylamine. When the grafted AEM with different counter anions, Cl, OH, and HCO (AEM-Cl, AEM-OH, AEM-HCO) were prepared; then, the polymer electrolyte properties were compared with each other. Compared with proton conducting PEM such as Nafion, AEM-Cl showed almost the same conductivity, while the AEM-OH showed two times higher conductivity and water uptake. The conductivity and water uptakes of the grafted AEM increased drastically with the decreases of acidity of the counter anions.