放射線を利用したアニオン交換型電解質膜の作製とその電池特性

Preparation of anion-exchange membranes using ionizing radiation and their cell testing

越川 博; 八巻 徹也; 浅野 雅春; 吉村 公男; 前川 康成; 山本 和矢*; 猪谷 秀幸*; 朝澤 浩一郎*; 山口 進*; 田中 裕久*

Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Asano, Masaharu; Yoshimura, Kimio; Maekawa, Yasunari; Yamamoto, Kazuya*; Shishitani, Hideyuki*; Asazawa, Koichiro*; Yamaguchi, Susumu*; Tanaka, Hirohisa*

放射線グラフト重合によりアニオン交換型電解質膜を作製し、ヒドラジン燃料電池への応用を検討している。グラフト重合時に架橋剤のジビニルベンゼン(DVB)を加えて電解質膜を作製し含水率の抑制を検討した。エチレン-テトラフルオロエチレン共重合膜に50kGyの線照射、0-1.5vol%のDVB、クロロメチルスチレン(CMS)、50vol%ジオキサン溶液でグラフト重合後、トリメチルアミン(TMA)水溶液による四級化及び水酸化カリウム水溶液によるOHイオン置換により、アニオン交換型電解質膜を作製した。DVBの割合が0.5vol%と低い条件でグラフトした膜ではグラフト基のほとんどが四級化したのに対し、DVB 1.5vol%の膜では6割以下と低下した。これは架橋密度が高まるにつれて、TMAが膜内に浸透しにくくなるためと考えられる。対イオンがClイオンの電解質膜は、DVB架橋によって含水率が低下したが、OHイオンの膜では架橋の効果がなく、アニオン交換型電解質膜の膨潤抑制機構はプロトン交換型のそれと異なることが示唆された。

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.