放射線グラフト重合により作製された脂環式ポリベンズイミダゾールのグラフト型電解質膜の評価

Evaluation of polymer electrolyte membranes for fuel cell prepared by radiation-induced graft polymerization of styrene onto alicyclic polybenzimidazole

Park, J.; 高山 俊夫*; 工藤 一秋*; 前川 康成

Park, J.; Takayama, Toshio*; Kudo, Kazuaki*; Maekawa, Yasunari

東京大学生産技術研究所との共同研究で進めている高温高耐久性燃料電池膜の開発を目的に、耐熱性の高い芳香族イミダゾール構造とグラフト重合の開始点となる脂環式構造を含む脂環式ポリベンズイミダゾール(A-PBI)の合成、及び、そのキャスト膜を基材にした放射線グラフト重合による電解質膜の作製を検討した。吸収線量220kGy、溶媒1-PrOH(50vol%)、80Cでスチレンがグラフト率80%でグラフト重合できた。このスルホン化反応により電解質膜が調製できたが、機械強度の低下が見られた。そこで、合成したA-PBIと全芳香族ポリイミダゾールとのブレンド膜を調製し、同様の方法で電解質膜を作製したところ、導電率はわずかに低下するものの機械強度は維持できることがわかった。今後、より高温での作動が不可欠な燃料電池自動車用電解質膜への適用を目指し、高温耐久性と高導電性の両立を試みる予定である。

PEMs for fuel cells prepared by radiation-induced graft polymerization of styrene onto APBI and subsequent sulfonation showed low mechanical property. PBI, exhibited no grafting reactivity, was employed as a blend polymer to APBI to increase mechanical property of PEMs. Polymer blend (1/1) film showed grafting reactivity as high as APBI even though it contained only 50% of APBI. This might be due to the enhanced graft polymerization of styrene on APBI which was promoted by the increased amorphous regions in the polymer blend film. Sulfonated polymer blend film showed similar proton conductivity with PEMs of APBI, while they showed lower water uptakes and higher mechanical property.