PEFC電解質膜の加熱変化（ガス分析）

はじめに

固体高分子形燃料電池（PEFC）の電解質層には電解質膜として固体高分子膜（イオン交換膜）が使用されています。今回、PEFCの電解質膜として使用されているパーフルオロスルホン酸ポリマーの熱分解をTG-DTA/GC-MSにて測定し、分解時の発生ガスについて調べました。

測定・解析例

パーフルオロスルホン酸ポリマーをTG-DTA/GC-MSにて測定しました結果を図１に示します。

測定は昇温速度10℃/min、雰囲気はHeにて450℃まで行いました。

図１ではTG曲線及びm/z：18（H₂O）、m/z：64（SO₂）、m/z：47（CFO）、m/z：50（CF₂）、m/z：69（CF₃）のイオンサーモグラムをプロットしています。TG結果では200℃までに2.8%の減量が見られます。その後、300℃から350℃にかけて7.8%の減量が見られた後、続けて減量が見られています。

ガス分析のデータであるイオンサーモグラムと併せてみると、200℃までの減量はH₂Oによるものであり、300℃～350℃までは主にSO₂の発生が確認され、その後フッ素化合物が分解ガスとして確認されます。

パーフルオロスルホン酸ポリマーの構造（図2）から今回の熱分解挙動を考えると、300℃からまず末端のスルホン基が分解し、その後、350℃からフッ素化合物部分の分解が進行していることが考えられます。

図 1  パーフルオロスルホン酸ポリマーのTG-MS測定結果

図2 パーフルオロスルホン酸

推奨装置・推奨ソフトウェア

• Thermo plus EVO2 TG-DTA8122および1ch MS-IF、GC-MS
• Thermo plus EVO2ソフトウェア、３次元解析ソフトウェア