| 研究概要 |
イオン交換膜を電解質として用いるイオン交換膜型燃料電池(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。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Nafionモノマーの一つであるパ-フロオロ(4-メチル-3,6-ジオキサオクト-7-エン)スルフォニルフルオライド、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、パ-フルオロ(4-メチル-3,6-ジオキサオクト-7-エン)スルフォニルフルオライドがプラズマ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。生成膜は加水分解により、イオン交換能を示すことが明らかとなった。しかし、この膜の導電率は10^<-5>S/cmであり、膜の作製条件などを考慮して、導電率の向上が目指す必要がある。
2)気相からイオン交換膜を作製すると、気相中でのフッ素ラジカルによって、スルホン酸基導入の条件が著しく限られることが分かったので、液相重合の可能性を検討した。この場合も、条件によっては成膜するものの、重合が表面近傍から進行するため、揮発性の強いモノマーは使用できないことが示された。現在、出発原料の探索とともに液相重合によるイオン交換膜作製条件も引き続き検討中である。
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