ソーレー強制レイリー散乱法によるポリマー電解質膜内の物質拡散係数測定法の開発ダイヤモンド窓セルによる測定

摘要

直接メタノール型燃料電池(direct methanol fuel cell: DMFC)は携帯機器用等の次世代電源として注目されている．しかし重要な課題の1 つとして，燃料のメタノールの一部が電解質膜を透過してしまう現象が知られている．これはメタノールクロスオーバーと呼ばれている．この現象はDMFC の効率や出力の低下を引き起こすため，クロスオーバー量の少ない新しい電解質膜の開発が行われている．膜の開発において，クロスオーバー量の評価や膜内の拡散現象の解明に重要となる物性値は，電解質膜内メタノール水溶液の相互拡散係数である．相互拡散係数の既存の測定法として，広く知られている拡散容器(diffusion cell, permeation cell)を用いる方法では，相互拡散係数と分配係数の積を求めることができ，また最近ではFTIR-ATRによる測定例もある．しかし，FTIR-ATR や拡散容器を用いる方法は測定時間が長く，またNMRによる自己拡散係数の測定も広く行われているが，NMR では相互拡散係数を求めることができない．従って相互拡散係数を短時間測定可能な，新たな膜内メタノール水溶液の拡散係数測定手法を開発することは，新たな膜を開発する際に有用である．そこで本研究では，相互拡散係数を高速·非接触で光学的に測定する手法であるソーレー強制レイリー散乱法(Soret forced Rayleigh scattering method: SFRS)を電解質膜内メタノール水溶液に応用することを目的に装置の開発，改良を行ってきた．また，前報ではメタノール水溶液の相互拡散係数測定を行った．今回，新たにダイヤモンド窓セルを導入したことにより膜内メタノール水溶液の拡散係数測定を行ったので，その結果を報告する．