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セルロースは自然界に最も多量に存在する天然高分子であり、人体に無害で生分解性であるという特徴を有している。この再生可能資源であるセルロースを燃料電池用電解質膜のような機能性材料として利用することは環境面でのメリットがあると考えられる。前年度までの研究において、四級アンモニウム化セルロース(QAC)からなる電解質膜はイオン伝導を示すが含水時の強度が低いという課題があった。平成30年度は電解質膜の機械特性の向上を目的としてセルロースナノファイバーの一種であるバクテリアセルロース(BC)とQACとの複合電解質膜を作製し、その特性を評価した。得られた主な成果を以下に示す。
(1)QACの水溶液に対しBCを分散させた後に成膜し、架橋反応を行うことにより架橋四級アンモニウム化セルロース/バクテリアセルロース複合電解質膜を作製することができた。
(2)含水状態ではQAC単独の電解質膜は非常に強度が低く脆かったが、複合電解質膜はBCの添加量が増加するにつれて引張強度が増加した。これはBCが水に不溶であるため含水状態でも繊維構造を維持しているためであると考えられる。
(3)BCとの複合化により含水時と乾燥時との膜面方向の寸法安定性が向上した。また、膜面方向と膜厚方向で寸法安定性に異方性が見られたことからBC繊維は膜面方向に配向していると考えられる。
(4)BC自体はイオン伝導性を示さないので、BCの添加量が増加するにつれてイオン伝導度は低下し、添加量が50%の場合はQAC単独の電解質膜に比べおよそ1/2であった。
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