Clarification of Proton Conduction Processes in Radical-doped Perfluorosulfonic Acid Ion Exchange Membranes Using Elastic Recoil Detection Technique

使用弹性反冲检测技术阐明自由基掺杂全氟磺酸离子交换膜中的质子传导过程

基本信息

  • 批准号:
    19760483
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2007 至 2009
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

New protonic conduction processes of perfluorosulfonic acid membranes by gamma-ray irradiation at a dose of up to approximately 50 kGy at room temperature in air have been found by direct current resistance and alternative current impedance measurements. The conductivities of the membranes at 300 K in air were enhanced to approximately three orders of magnitude higher than the conductivities of an unirradiated membrane. The hydrogen content in the near-surface region of the irradiated polymers was observed to increase to twice that of the unirradiated polymer by using the elastic recoil detection (ERD) technique. In addition, it was found by the water contact angle measurements that the water absorption characteristics were enhanced due to the production of hydrophilic radicals.By means of ultraviolet, visible, and infrared optical absorption and by hydrogen-ion-exchange capacity measurements, it was revealed that radiation-induced defects such as fluorocarbon and peroxy radicals, and C=O bonds included in carbonyl groups were related to the new proton conduction processes. The modification of hydrogen absorption characteristics due to the radiation-induced defects in near-surface regions leads to the enhancement of the proton conductivity.
用直流电阻法和交流阻抗法研究了室温空气中辐照剂量高达约50kGy全氟磺酸薄膜的质子传导新过程。在300K的空气中,膜的电导率比未辐照的膜的电导率提高了大约三个数量级。用弹性反冲检测(ERD)技术观察到辐照后聚合物近表面区的氢含量增加到未辐照聚合物的两倍。此外,通过水接触角的测量发现,亲水性自由基的产生增强了材料的吸水性能;通过紫外、可见光和红外吸收以及氢离子交换容量的测量,揭示了辐射诱导的缺陷,如氟碳和过氧基,以及羰基中包含的C=O键,与新的质子传导过程有关。近表面区的辐照缺陷引起的吸氢特性的改变导致了质子电导率的提高。

项目成果

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专利数量(0)
Enhancement of Protonic Conductivity in the Near Surface Regions of Radiation Induced Polymer Electrolyte Membranes
辐射诱导聚合物电解质膜近表面区域质子电导率的增强
Interaction of Water Vapor with Gamma-radiation-induced Defects in Proton Conductive Polymers
水蒸气与质子导电聚合物中伽马辐射引起的缺陷的相互作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    B. Tsuchiya;Y. Konishi;S. Nagata;T. Shikama
  • 通讯作者:
    T. Shikama
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
微型燃料电池用氟树脂基离子交换聚合物电解质膜质子传导机制的改进
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    土屋文;永田晋二;井上愛知;山本春也;趙明;四竃樹男
  • 通讯作者:
    四竃樹男
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    土屋文;永田晋二;斉藤今朝美;四竃樹男
  • 通讯作者:
    四竃樹男
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    土屋文;永田晋二;斉藤今朝美;四竃樹男
  • 通讯作者:
    四竃樹男
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    $ 1.43万
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