反跳粒子検出法を用いたラジカル含有フッ素樹脂系イオン交換膜中の水素輸送機構の解明

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19760483
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 土屋 文 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90302215)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 高分子電解質 / ラジカル / プロトン伝導度 / 水素輸送 / 反跳粒子検出法

研究概要

フッ素樹脂系イオン交換高分子膜に放射線を約50kGyの吸収線量まで照射するとラジカルが形成され、プロトン伝導度が約3桁増加することを発見した。また、接触計、紫外・可視・赤外分光器およびイオンビーム分析の一つである反跳粒子検出法を用いて、イオン交換高分子膜表面の親水・疎水性の評価、フルオロカーボンラジカルやペロキシーラジカルおよびC=Oグループの不飽和結合等のラジカル欠陥種の判別および水素濃度分析を行い、ラジカルとプロトン間の相互作用を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of Protonic Conductivity in the Near Surface Regions of Radiation Induced Polymer Electrolyte Membranes (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, S. Nagata, K. Saito, T. Shikama
  • 雑誌名: MATERIALS ISSUES IN A HYDROGEN ECONOMY ページ: 263-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of Water Vapor with Gamma-radiation-induced Defects in Proton Conductive Polymers (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, Y. Konishi, S. Nagata, T. Shikama
  • 雑誌名: Solid State Ionics 180 ページ: 585-588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protonic Conduction Processes of Gamma-ray Irradiated Perfluorosulfonic Acid Membranes (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, Y. Konishi, S. Nagata, T. Shikama
  • 雑誌名: Solid State Ionics 179 ページ: 1128-1132
  • 査読あり
• [学会発表] マイクロ燃料電池用フッ素樹脂系イオン交換高分子電解質膜のプロトン伝導機構の改良 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土屋文、永田晋二、井上愛知、山本春也、趙明、四竃樹男
  • 学会等名: 第3回イオンビームを用いた高機能材料の創製ワークショップ
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 20091224-20091225
• [学会発表] 水蒸気暴露されたフッ素樹脂系イオン交換高分子電解質膜内の水素移動機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土屋文、永田晋二、斉藤今朝美、四竃樹男
  • 学会等名: 第35回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 20091207-20091209
• [学会発表] ラジカル含有フッ素樹脂系イオン交換高分子膜の水素吸収特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土屋文、永田晋二、斉藤今朝美、四竃樹男、山本春也
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] Radiation Effects in Water Absorption Characteristics of Perfluorosulfonic Acid Membranes (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, S. Nagata, K. Saito, T. Shikama
  • 学会等名: 17th Int. Conf. on Solid State Ionics
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20090628-20090703
• [学会発表] ラジカル含有フッ素樹脂系イオン交換高分子膜におけるプロトン伝導機構の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 土屋文、永田晋二、斉藤今朝美、四竃樹男
  • 学会等名: 第34回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] ガンマ線照射された水素同位体回収用高分子膜のプロトン伝導機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 土屋文、永田晋二、四竃樹男、山本春也
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 20080904-20080906
• [学会発表] Enhancement of Protonic Conductivity in the Near Surface Regions of Radiation Induced Polymer Electrolyte Membranes (2007)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, S. Nagata, K. Saito, T. Shikama
  • 学会等名: Int. Symp. on Materials Issues in a Hydrogen Economy, Richmond
  • 発表場所: Virginia, United States of America
  • 年月日: 20071112-20071115
• [学会発表] Protonic Conduction Processes of Gamma-ray Irradiated Perfluorosulfonic Acid Membranes (2007)
  • 著者名/発表者名: B. Tsuchiya, Y. Konishi, S. Nagata, T. Shikam
  • 学会等名: 16th Int. Conf. on Solid State Ionics
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20070701-20070706