Graft-type polymer electrolyte membranes consisting of poly(ether ether ketone) (PEEK) and inorganic nanoparticles

ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と無機ナノ微粒子を含有するグラフト型高分子電解質膜

長谷川 伸; 深澤 秀行*; 越川 博; Chen, J.; 前川 康成

Hasegawa, Shin; Fukasawa, Hideyuki*; Koshikawa, Hiroshi; Chen, J.; Maekawa, Yasunari

燃料電池用高分子電解質膜の開発を目的に、高温での機械特性及び耐久性に優れた芳香族系炭化水素であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる電解質膜(PEEK-PEM)の作製と諸特性について検討した。今回、機械特性や耐熱性などの向上が報告されている無機ナノ粒子(シリカ、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウム)を配合した複合PEEK膜(複合化PEEK)を用いて、放射線グラフト重合による電解質膜の調製を検討したところ、グラフト率15196%、IEC 0.723.42mmol/gの電解質膜(複合化電解質膜)が作製できた。複合化電解質膜のうち、3%シリカ含有膜は、PEEK基材のみと比較して破断強度が7%増加した。イオン交換容量(IEC)2.1mmol/gに調製した複合化電解質膜のプロトン伝導度は、同IECをもつPEEK基材のみの電解質膜に比べ45%増加する効果を確認した。

Polymer electrolyte membranes (PEMs) with high proton conductivity at low relative humidity (RH) and superior mechanical properties at high RH were required for commercialization of fuel cells. Herein, we investigated highly conducting and mechanically stable graft-type PEMs (PEEK-PEM) based on an aromatic hydrocarbon polymers, poly (ether ether ketone) (PEEK). According to the high mechanical strength, the thin PEEK-PEM (10 m) could be prepared and showed higher power generation density than that of Nafion. In addition, Hybrid PEEK-PEMs with inorganic nano-particles such as silica and almina were prepared for further mechanical reinforcement of PEEK-PEMs.