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高橋 周一*; 小此木 裕行*; 萩原 時男*; 前川 康成
Journal of Membrane Science, 324(1-2), p.173 - 180, 2008/10
被引用回数：37 パーセンタイル：72.79(Engineering, Chemical)燃料電池用電解質膜の高温作動時の耐久性向上を目的に、アルキルスルホン酸をグラフト鎖に有する電解質膜の合成を試みた。ETFEにアクリル酸メチル(MA)をグラフト重合後、クロロスルホン酸とジオキサンの当量錯体で処理することで、副反応なしにスルホン化が進行し、低含水率で高いイオン伝導性を示す電解質膜が合成できた。得られた電解質膜の重量及び滴定法による定量分析より、スルホン化と同時に脱カルボン酸も起こる置換/脱離反応が進行し、アルキルスルホン酸30%とアルキルカルボン酸70%の共重合グラフト鎖を有するグラフト型電解質膜であることが確認できた。
前川 康成; 加藤 順*; 片貝 正史*; 石原 雅昭*; 榎本 一之; 萩原 時男*; 石井 達人*; 伊藤 和男*; 越川 博; 吉田 勝
Macromolecular Chemistry and Physics, 209(6), p.625 - 633, 2008/03
被引用回数：2 パーセンタイル：7.34(Polymer Science)ナノスケールの微細パターンニングに適した電子ビームを利用した高密度メモリなどの電子材料システムの構築を目的に、高分子薄膜の電子線発色反応の解析とそのナノカラーイメージングへの応用について検討した。電子線感受性の高いスルホンアミド(SO
-NH)骨格を有するポリマーを合成し、その有機薄膜の電子線反応性及び電子線反応部位の化学修飾反応によるナノ発色パターン形成性を調べた。スルホンアミド骨格を有するポリマーは、電子線照射でスルホンアミド部位の化学選択的な開裂によりFries転位生成物を与えることを見いだした。ポリスルホンアミドの電子線反応によるアニリン誘導体の生成は、酸性物質が塩基性物質に化学変換される興味深い反応である。電子線照射後の薄膜は、塩基性部位(アミノ基)のエーリッヒ反応により黄
橙色に発色した。次いで、上記薄膜の電子線描画装置によるナノ発色パターン形成性を評価し、300nmの分解能で発色パターンを示すことから、電子ビームによる高分子薄膜中のFries転位反応がナノカラーイメージングに有効であることを実証した。
広田 耕一; 熊谷 章; 小嶋 拓治; 萩原 時男*
no journal, ,
ごみ焼却施設から排出される飛灰などの固体中に吸着されているダイオキシン類について、濃度削減処理技術の開発が求められている。日本原子力研究開発機構では、これまでに電子ビームを用いた排ガス中ダイオキシン類の分解技術が開発済みである。この技術を応用するため減圧下で加熱することにより飛灰中ダイオキシン類をガス中に移行させる技術開発を行った。この結果、減圧下(10-2 Pa程度)で最高400度で加熱することにより、飛灰中のダイオキシン類濃度を7.82から0.08ng-TEQ/gまで99パーセント減少させて、目標とした最終処分場搬入規制値(3.0ng-TEQ/g)以下を達成できた。なお、このときガス化したダイオキシン類もその後の電子線照射により90パーセント以上を分解できる。
触媒複合分解藤沢 健一; 箱田 照幸; 島田 明彦; 小嶋 拓治; 萩原 時男*
no journal, ,
電子ビーム照射空気中では、極微量の有機物とでも反応することができる活性種のほかに、そのままでは反応しないオゾンが生成する。このオゾンを活性化し、有機物やその分解生成物の酸化分解に利用することができれば高効率な処理技術が可能となる。そこで、本研究ではオゾンを再活性化するための手段として、放電処理技術で利用され始めているAg13%wを添加したTiO触媒を用いた。室温から200
Cに保った触媒上にキシレンを含む空気を通気しながら電子ビーム照射を行い、触媒前後での照射ガス中のCO濃度変化から、分解生成物などからのCOへの転化率を調べた。その結果、加熱温度200C、3%wのAg添加量の場合、照射のみでの得られた初期キシレンの2.5%の分解に相当するCO生成量が、この加熱触媒通過後では25%に向上した。この結果から、照射ガスに対するオゾンの再活性化及び分解生成物の酸化にTiO触媒が有効な手段の一つであることがわかった。
高橋 周一; 前川 康成; 萩原 時男*; 小此木 裕行*
no journal, ,
エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜に、アクリル酸メチルやビニルケトンなどの脂肪族ビニルモノマーを放射線グラフト重合し、次いでグラフト鎖を高分子変換反応することで、アルキルスルホン酸グラフト鎖を有する新規電解質膜を合成した。アクリル酸メチルをグラフト化したETFE膜のスルホン化処理等により得られた電解質膜は、含水状態で、従来フスチレン誘導体をグラフト鎖とする電解質膜よりも高い熱安定性を示した。
高橋 周一; 前川 康成; 萩原 時男*; 小此木 裕行*
no journal, ,
エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜に、アクリル酸メチルを放射線グラフト重合し、次いでグラフト鎖をクロロスルホン酸錯体により高分子変換反応することで、アルキルスルホン酸グラフト鎖を有する新規電解質膜を合成した。アクリル酸メチルグラフト膜のスルホン化に伴う構造変化を詳細に検討し、その電解質特性と熱安定性を評価した。
前川 康成; 高橋 周一; Hanh, T. T.*; 小此木 裕行*; 萩原 時男*
no journal, ,
燃料電池用電解質膜の高温作動時の耐久性向上を目的に、アルキルスルホン酸をグラフト鎖に有する電解質膜の合成を試みた。ETFEにアクリル酸メチル(MA)をグラフト重合後、クロロスルホン酸とジオキサンの当量錯体で処理することで、副反応なしにスルホン化が進行し、低含水率で高いイオン伝導性を示す電解質膜が合成できた。さらに、グラフト鎖のMAを一部メタクリル酸メチル(MMA)に置き換えた共重合グラフト型電解質膜も作製可能であること、及び、MMA比率の増加により、電解質膜の高温での安定性が向上することを明らかにした。
田村 義孝; 長谷川 伸; 前川 康成; 萩原 時男*
no journal, ,
100C以上の高温で動作可能な燃料電池自動車用電解質膜の開発を目的に、水分子と類似の共役水素結合ネットワークを形成できる不揮発性プロトン移動媒体の探索研究を行った。電解質膜には強酸性のスルホン酸が共存することから、塩形成後に上記水素結合ネットワークを形成する共役ジアザ化合物である1,5-Diazabicyclo[4,3,0]-non-5-ene(DBN), 1,8-Diaza-bicyclo[5,4,0]-undec-7-ene(DBU), 4-(Dimethy amino)pyridine(DMAP)のNafionとの複合化を検討し、それらの塩形成率が2095%の範囲で制御できる条件を見いだした。120C,無加湿下の電気伝導度を比較したところ、塩形成率が60%以上のDBN複合膜が最も高い値を示し、塩形成率92%で1.02
10
S/cmと最大の電気伝導度を示した。これらの結果より、共役ジアザ化合物の無加湿条件で塩形成しないナフィオン膜と比べ5.7倍高いイオン伝導性が実証できた。
太田 智紀*; 萩原 時男*; 杉本 雅樹; 山本 春也; 越川 博; 八巻 徹也
no journal, ,
固体高分子形燃料電池は次世代のクリーンエネルギーシステムとして注目を集めており、その製造コスト削減に向けて白金に代わる触媒の研究が盛んである。含窒素炭素系触媒は白金代替材料として期待されているが、触媒性能の発現に必要とされる窒素をグラフェン炭素に効率よく導入できる作製方法は確立されていない。本研究では、炭素源のフェノール樹脂をアンモニア中で電子線照射しながら炭素化することで、より高濃度に窒素を導入できると考え、雰囲気を制御し300C以上の高温下で電子線照射が可能な装置開発を行った。その結果、2MeV電子線の吸収による発熱や、雰囲気ガスの除熱に影響されずに、設定温度に対して
2Cの範囲で照射可能であることが確認できた。
太田 智紀*; 八巻 徹也; 杉本 雅樹; 山本 春也; 越川 博; 萩原 時男*
no journal, ,
燃料電池カソードに用いられる白金触媒の代替材料として、炭素系触媒が期待されている。炭素系触媒の酸素還元反応(ORR)活性は、グラフェン状炭素の一部が窒素原子に置換した構造に起因すると考えられている。そこで本研究では、窒素導入量の制御を目指し、アンモニア(NH
)下での電子線照射によって炭素系触媒への窒素の導入を試みるとともに、そのORR活性を評価した。実験ではフェノール樹脂に塩化コバルト(II)を最大10wt%で添加した試料を炭素源とした。1vol% NH/N雰囲気下で400Cまで加熱しながら2MeVの電子線を6MGyまで照射し、その後でN中、800C焼成して炭化した。粉砕した試料から塩酸で残留コバルトを除去した後、回転電極法でORR活性を評価した結果、酸素還元電位は0.72V(vs. Ag/AgCl)であった。この値は白金の0.78Vに匹敵する高い値であることから、NH下での電子線照射により、ORR活性を有する含窒素炭素系触媒を作製できた。
杉本 雅樹; 太田 智紀*; 山本 春也; 越川 博; 八巻 徹也; 萩原 時男*
no journal, ,
白金代替材料として期待される炭素系触媒の酸素還元活性は、グラフェン状炭素の一部が窒素原子に置換した構造に起因している。しかし、有機高分子と含窒素化合物との混合物、あるいは含窒素高分子を炭素源として焼成する方法では、炭素のグラファイト構造と窒素導入量はどちらも焼成温度により変化し、それぞれを独立に制御することは困難である。そこで本研究では、アンモニア(NH)下での電子線照射により、炭素系触媒への窒素の導入を試みた。試料は、グラファイト化を促進する塩化コバルト(II) (CoCl)を最大10wt%添加したフェノール樹脂に、1vol% NH雰囲気、400Cで加熱しながら2MeV電子線を6MGy照射した後、N中、800Cで焼成することで作製した。X線光電子分光スペクトル測定の結果、CoCl無添加のフェノール樹脂から得られた炭素粉末にはほとんど窒素が認められなかったのに対し、5wt% CoCl添加の場合には窒素の原子分率は0.5%であった。CoCl添加フェノール樹脂を原料としてNH下で電子線照射するという新しい手法によって、窒素を導入することができた。
