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Technical Review e-Book 論文要旨

分子量に着目した燃料電池用高分子電解質膜の耐久性評価

Honda R&D Technical Review Vol.30 No.2 収録

要旨

燃料電池用の高分子電解質膜において,分子量に着目することで,短期間の耐久試験でも高い感度で劣化を検出できる評価手法を確立した.高分子の分解反応に着目し,高分子がラジカルと反応する確率と分子量の関係をモデル化することで,分子量の低下を計算によって予測して分子量低下曲線を作成した.燃料電池用の高分子電解質膜単体での過酸化水素曝露試験を実施し,高分子電解質膜の分解による分子量低下が,算出した分子量低下曲線に従うことを実験的に確認した.また実際の燃料電池セルでの耐久試験を実施し,燃料電池の運転環境で発生する高分子電解質膜の分子量低下が分子量低下曲線に従うことを実験的に確認した.分子量低下曲線を用いることで,短期間の耐久試験での劣化量から長期間の耐久試験での劣化量を予測できるようになり,高分子電解質膜の耐久性の評価に必要な試験時間をおよそ五分の一以下に短縮した.

参考文献

(1) Hommura, S., Kawahara, K., Shimohira, T., Teraoka, Y.: Development of a Method for Clarifying the Perfluorosulfonated Membrane Degradation Mechanism in a Fuel Cell Environment, J. Electrochem. Soc., 155 (1), p. A29-A33, (2008)
(2) Curtin, D. E., Lousenberg, R. D., Henry, T. J., Tangeman, P. C., Tisack, M. E.: Advanced Materials for Improved PEMFC Performance and Life, J. Power Sources, 131, p. 41–48, (2004)
(3) Coms, F. D.: The Chemistry of Fuel Cell Membrane Chemical Degradation, ECS Transactions, 16 (2), p. 235-255, (2008)
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(7) Huggins, M. L.: Some Properties of Solutions of Long-Chain Compounds, J. Phys. Chem., 46 (1), p. 151-158, (1942)
(8) 本村了,川原健吾,下平哲司:フッ素系電解質膜の燃料電池環境下での劣化機構解析,高分子学会予稿集,Japan 54 (2), p. 4517-4518, (2005)

著者(所属)

平出 篤志(四輪R&Dセンター)、中原 章(四輪R&Dセンター)

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