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高エネルギー重イオンビームによる燃料電池用ナノ構造制御電解質膜の開発; アニオン交換膜の作製と特性

Nanostructure-controlled anion exchange membranes for fuel cell applications by high-energy heavy-ion irradiation; Preparation and characterization of anion exchange membranes

八巻 徹也; Nuryanthi, N.*; 喜多村 茜; 越川 博; 吉村 公男; 澤田 真一; 浅野 雅春; 前川 康成; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

Yamaki, Tetsuya; Nuryanthi, N.*; Kitamura, Akane; Koshikawa, Hiroshi; Yoshimura, Kimio; Sawada, Shinichi; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Suzuki, Akihiro*; Terai, Takayuki*

本研究では、高分子薄膜の高エネルギー重イオンビーム照射で局所的に形成される反応活性種(ラジカルあるいは過酸化物)を利用してアニオン交換膜の作製を行った。直径が数十$$sim$$数百nmという潜在飛跡の各々に水酸化アルキルトリメチルアンモニウム基を集積させた、このいわゆるナノ構造制御電解質膜では、基材高分子膜の大部分が未改質であるため、含水膨潤が抑制された一方、膜厚方向において高い水酸化物イオン伝導性を示した。これにより、イオンビームによる我々独自のナノ構造制御技術が有する可能性を探索できた。

Heavy ions at kinetic energies typically from several hundreds of MeV to a few GeV passing through a polymer substrate induce a continuous trail of excitations and ionizations called latent tracks. We used a direct ion-track grafting method for preparation of anion exchange membranes for fuel cells. The functional anion exchange groups were introduced inside the latent tracks, thereby achieving OH$$^{-}$$-conductive channels through the thickness. These straight channels increased conductivities, while the isolated cylindrical structure of tracks restricted the water uptake.

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