プラズマ重合法を用いた高性能イオン交換模型燃料電池用ガス電極の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555215
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小久見 善八 京都大学, 工学研究科, 教授 (60110764)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内本 喜晴 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (50193909)
• Keywords: プラズマ重合 / 燃料電池 / イオン交換膜 / ガス拡散電極 / フッ素

Research Abstract

高分子電解質型燃料電池(PEFC)は、高出力密度が得られることから電気自動車用電源として注目を集めている。この電池では、ガス拡散電極が用いられているが、高い性能を得るためには、電極と電解質との接触面積を向上させる必要がある。そこで、本研究では非平衡プラズマを励起源とするプラズマ重合法を用いて、電極触媒層を均一なフッ素系イオン交換膜で被覆することにより、高性能ガス拡散電極の開発を目的とした。ここでは特にプラズマ重合によるフッ素系イオン交換性薄膜の作製に重点を置いた。得られた成果は以下の通りである。
1) イオン交換基源としてトリフルオロメタンスルフォン酸(TFMS)、フッ素系骨格源としてオクタフルオロシクロブタンの共重合系の検討を行った。作製したポリマーはフッ素含有率が多く、TFMS中の活性フッ素によって若干分解されることが示された。この膜の導電率は10^<-5>S/cmのオーダーであった。
2) プラズマ重合のモノマーとしてアルゴンガスを更に添加した場合、無添加の場合と比較して、スルフォン酸の分解が抑制された。これはアルゴンガスによりフッ素ラジカルが希釈されたためと示唆された。
3) プラズマ重合のモノマーとしてアルゴンガスの代わりに水蒸気も添加した。この場合もアルゴンガス添加と同様の効果が認められた。また、イオン伝導度は10^<-4>S/cmのオーダーであった。これは水酸基が導入されたためにイオン伝導性が向上したためと思われる。