燃料電池への応用が期待されるキトサン硫酸チタニア複合膜：架橋剤の性質の影響

Chitosan-Sulfated Titania Composite Membranes with Potential Applications in Fuel Cell: Influence of Cross-Linker Nature.

• Andra-Cristina Humelnicu
• Petrisor Samoila
• Mihai Asandulesa
• Corneliu Cojocaru
• Adrian Bele
• Adriana T Marinoiu
• Ada Saccà
• Valeria Harabagiu

抄録

キトサン-硫酸化チタニア複合膜を作製し、特性評価を行い、高分子電解質膜としての応用の可能性を評価した。化学的安定性を向上させるために、硫酸,三リン酸ペンタナトリウム,エポキシ末端ポリジメチルシロキサンを用いて架橋を行った。架橋前と架橋後の膜の構造，厚さ，形態，機械的特性，熱的特性の違いを評価した。また、膜の吸水性とフェントン試薬中での化学的安定性についても調べた。誘電体分光法によって証明されたように、導電率は架橋剤の性質と膜の水和状態に強く依存していることがわかった。最も有望な結果は、硫酸で架橋したキトサン-硫酸化チタニア膜で得られた。この水和チタニア膜は、60℃で誘電分光法及び4プローブ法により、それぞれ1.1×10S/cm及び6.2×10S/cmのプロトン伝導率を達成した。

Chitosan-sulfated titania composite membranes were prepared, characterized, and evaluated for potential application as polymer electrolyte membranes. To improve the chemical stability, the membranes were cross-linked using sulfuric acid, pentasodium triphosphate, and epoxy-terminated polydimethylsiloxane. Differences in membranes' structure, thickness, morphology, mechanical, and thermal properties prior and after cross-linking reactions were evaluated. Membranes' water uptake capacities and their chemical stability in Fenton reagent were also studied. As proved by dielectric spectroscopy, the conductivity strongly depends on cross-linker nature and on hydration state of membranes. The most encouraging results were obtained for the chitosan-sulfated titania membrane cross-linked with sulfuric acid. This hydrated membrane attained values of proton conductivity of 1.1 × 10 S/cm and 6.2 × 10 S/cm, as determined at 60 °C by dielectric spectroscopy and the four-probes method, respectively.