膜科学技術ジャーナル

概要

直接エタノール燃料電池用キトサン系陰イオン交換膜

ビルギット・フェケテフェルディ、ベルント・チェルメネク、クリスティーナ・スピルク、アレクサンダー・シェンク、クリストフ・グリマー、メリット・ボドナー、マーティン・コラー、フォルカー・リビッチ、ヴィクトール・ハッカー

一連の新規架橋高度四級化キトサンおよび四級化ポリビニルアルコール膜が、アルカリ直接エタノール燃料電池に適用するために合成されました。架橋は、2 種類の異なる架橋剤と追加の熱処理を使用して達成され、化学的および熱的特性の両方を改善しました。架橋剤としてさまざまな量のグルタルアルデヒドとエチレングリコールジグリシジルエーテルを使用して、さまざまな架橋度のキトサンおよびポリビニルアルコール膜の同等の混合物を調製しました。直接エタノール燃料電池への適用性を調べるために、膜の構造特性、化学的、熱的およびアルカリ安定性、イオン輸送およびイオン特性に関して、以下の方法を使用して特性評価しました。フーリエ変換赤外分光法、核磁気共鳴分光法、走査型電子顕微鏡法、熱重量分析、質量変化による水分吸収、拡散セル内のエタノール透過性、逆滴定法 (イオン交換容量)、および電気化学インピーダンス分光法 (アニオン伝導性)。適用された材料の高度に四級化されているにもかかわらず、またブレンド膜の薄い膜厚にかかわらず、この新しい架橋製品は傑出した機械的安定性を示した。架橋度の低い膜は、0.016 S cm-1の高い陰イオン伝導率と1.75 meq g-1の高いイオン交換容量で最良の輸送特性とイオン特性を示したが、架橋度の高い膜は、60°Cで3.30âÂ�Â�10-7 cm2 s-1という低減エタノール透過性の点で優れた性能を示した。化学的および熱的に架橋されたブレンド膜は、280°Cを超えると分解開始温度が優れ、1.0 M KOH中60°Cで650時間にわたって優れたアルカリ安定性を発揮する。したがって、これらの複合膜は、燃料電池のアルカリ電解質として応用できる可能性が高い。