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八巻 徹也; 元川 竜平; 岩瀬 裕希*; 澤田 真一; 浅野 雅春; 小泉 智; 前川 康成
no journal, ,
本研究では、中性子・X線小角散乱測定や散逸粒子動力学シミュレーション、透過型電子顕微鏡による観察を相補的に組合せて、架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)電解質膜のナノマイクロメートル階層構造を調べ、その結果をもとに本電解質膜におけるプロトン伝導性と構造の関係について検討した。ポリスチレンスルホン酸グラフト鎖からなるドメイン構造の形成はラメラ内の非晶相という制限された場においてグラフト鎖が生長した結果であるが、このようなラメラ内のグラフト重合はごく一部であることがわかった。一方、ほとんどのグラフト重合はラメラ外の非晶相で進行し、プロトン伝導を担っているのもこうしてグラフトされたポリスチレンスルホン酸であると推測された。ナノスケール構造の比較においては、ナフィオン膜では水どうしが凝集して大きなイオンクラスターを形成するのに対し、架橋PTFE電解質膜の水はグラフト鎖のSOH基と混在しており、クラスター寸法が小さいという傾向が示唆された。このため、ナフィオンに比べてSOH基によるプロトンの束縛が大きく、プロトンの自己拡散係数は小さいと考えられる。
八巻 徹也; 小林 美咲*; 浅野 雅春; 野村 久美子*; 高木 繁治*; 前川 康成; 吉田 勝*
no journal, ,
本発表では、潜在飛跡内に高密度で生成した励起活性種(ラジカルや過酸化物)によるグラフト重合を利用したナノ構造制御型電解質膜の作製とその特性について報告する。電解質膜は、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜(25m厚)に100MeV O, 400MeV Fe、又は450MeV Xeイオンを照射後、スチレンモノマーをグラフト重合し、さらにグラフト高分子鎖をスルホン化することにより作製した。プロトン伝導性がナフィオン膜と同程度の電解質膜において、最大引張強度は50MPa以上に達し、ナフィオン112膜よりも高い値であることが明らかになった。ナノ構造制御によりフッ素系高分子基材の性質を保持できたことで、機械的特性に限らず含水時の寸法安定性,H透過抑制能にも優れた電解質膜が得られた。