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八巻 徹也; 小曾根 雄一*; 廣木 章博; 細井 克彦*; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝
電気化学および工業物理化学, 75(2), p.175 - 178, 2007/02
被引用回数：10 パーセンタイル：22.72(Electrochemistry)イオンビーム照射とエッチング処理により得たイオン穿孔膜に、さらに
線照射とグラフト重合を組合せた手法により新規な燃料電池用電解質膜を作製した。作製法は次のように行った。まず、
Xeイオン(450MeV)を照射したPVDF(25
m)を80
Cの9M KOH水溶液で50時間処理し、100nmの孔径を持つイオン穿孔膜を得た。つぎに、このイオン穿孔膜に線を160kGy照射後、スチレンを60Cでグラフト重合し、0.2Mクロロスルホン酸/ジクロロエタン溶液を用いて50Cでスルホン化することにより電解質膜とした。この電解質膜の膜面方向と膜厚方向のプロトン導電性の検討から、異方導電性を持つことがわかった。このような一次元的なプロトン伝導経路により、市販膜のナフィオンに比べて含水率は低下し、さらにメタノール透過も抑制されることがわかった。
八巻 徹也; 小曾根 雄一; 廣木 章博; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝
ECS Transactions, 3(1), p.103 - 112, 2006/00
日本原子力研究開発機構イオン照射施設が保有するサイクロトロン加速器からの重イオンビームを用いて、水電解システムや燃料電池に応用可能なフッ素系高分子電解質膜を作製した。このいわゆるナノ構造制御型電解質膜は、照射後の化学エッチングによって孔径100nmのポリフッ化ビニリデンイオン穿孔膜を作製し、次に得られた細孔への線グラフト重合によりプロトン伝導性基を導入する、という2段階のプロセスで得られた。イオン交換容量を制御した電解質膜では膜厚方向のみに異方的なプロトン伝導性を示したことから、イオンの入射により生成した潜在飛跡に沿って一次元的なプロトン伝導経路が形成されていることが明らかになった。市販膜ナフィオンと比較すると、含水や物質(メタノール)透過の抑制能において優位性が確認できた。
八巻 徹也; 小曾根 雄一; 廣木 章博; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝
no journal, ,
フッ素樹脂膜へのイオンビーム照射を利用して、プロトン伝導経路がナノレベルに制御された燃料電池用電解質膜の開発を行った。この電解質膜の作製法は、ポリフッ化ビニリデンの高速重イオン照射とアルカリエッチングによるイオン穿孔形成と、穿孔内へのスチレンの線グラフト重合,スルホン化という2つのプロセスから構成される。膜厚/面内方向におけるプロトン伝導度の測定や透過型電子顕微鏡による観察から、一次元的に制御された伝導経路を持つ電解質膜の形成が確認された。得られたナノ構造制御型電解質膜は、ナフィオンに比べてメタノール透過抑制能,含水時の寸法安定性などに優れることが明らかになった。
八巻 徹也; 小曾根 雄一; 廣木 章博; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝
no journal, ,
われわれは、原子力機構イオン照射施設(TIARA)のサイクロトロン加速器からの重イオンビームを利用して、燃料電池用高分子電解質膜を開発している。このいわゆる「ナノ空間構造制御型電解質膜」の作製は、(1)フッ素樹脂膜の高速重イオンビーム照射,化学エッチングによる円柱状貫通孔の形成,(2)線前照射グラフト重合による穿孔内へのプロトン伝導性基の導入の順で行った。グラフト膜をスルホン化して得られた電解質膜は、膜厚方向のみにプロトン伝導性が観測されたことから、一次元的な伝導経路を有することが示唆された。また、このように制御された電解質膜のナノ構造により、含水率,メタノール透過係数が抑制され、市販のナフィオン膜に比べて高性能であることがわかった。現在抱えている重要な課題の一つは、ナフィオン膜と同レベルまで膜厚方向の伝導度を向上させることである。今後は、膜特性を決定づけるプロトン伝導性基の密度を照射イオンのパラメータ(核種,エネルギー),グラフト反応の条件など多様な因子で制御することにより、この課題の克服を目指す。
八巻 徹也; 小曾根 雄一; 廣木 章博; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝
no journal, ,
フッ素系高分子であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)のイオン穿孔膜を作製し、穿孔の中にプロトン伝導性のスルホン酸基を導入することによって、固体高分子型燃料電池(PEFC)に応用可能な「ナノ構造制御型」電解質膜を開発した。作製した電解質膜のプロトン伝導性を評価した結果、膜厚方向にのみ一次元的な伝導経路を有する目的の電解質膜が得られることがわかった。含水による乾燥時からの寸法変化率は、通常の線グラフト重合で膜内へ均一にグラフト鎖を導入した電解質膜の場合の約半分であり、ナノ構造制御による寸法安定性の向上を確認することができた。
