4(5)-vinylimidazolium based anion exchange membranes prepared by radiation-induced grafting for hydrazine hydrate fuel cell

放射線グラフト重合法を用いた4(5)-ビニルイミダゾリウムグラフト型アニオン伝導電解質膜の作製

吉村 公男; 越川 博; 八巻 徹也; 猪谷 秀幸*; 山口 進*; 田中 裕久*; 前川 康成

Yoshimura, Kimio; Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Shishitani, Hideyuki*; Yamaguchi, Susumu*; Tanaka, Hirohisa*; Maekawa, Yasunari

電極触媒にコバルト、ニッケルなど低コストの金属が使用でき、高出力が期待できる水加ヒドラジンを燃料としたアニオン交換形燃料電池の実現には、アニオン伝導電解質膜のアルカリ耐性の革新的な改善が必須となっている。本研究では、これまで検討してきた放射線を利用して作製したグラフト膜(AEM1、AEM2)の分解反応の起点となるベンジル位と水素を化学構造中に持たないアニオン膜(AEM3)の合成方法の検討と、そのアルカリ耐性評価を行った。4(5)-ビニルイミダゾールのグラフト重合、イミダゾール部位のヨウ化メチルによるN-アルキル化、および水酸化カリウム(KOH)水溶液処理によるイオン反応により、アニオン膜AEM3の合成ルートを確立した。AEM3の導電率および含水率、IECはそれぞれ85 mS/cm、85%、2.26 meq/gとなり、燃料電池動作に十分な物性を有していた。60C、1M水酸化カリウム中での導電率減少からアルカリ耐性を評価した結果、AEM3は、従来のAEM1、AEM2に比べ浸漬初期の導電率の急激な減少が明確に抑制された。本結果より、分解の起点となるベンジル位と水素を分子構造中に含まない分子設計が、アルカリ耐性の向上に重要であることが確認できた。

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