課題番号 ：S-16-MS-1093
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：NMRを用いたアニオン交換形燃料電池用アイオノマーの分子構造解析
Program Title (English) ：Molecular Structure Analysis of Anion Exchange Ionomer by NMR
利用者名（日本語） ：阿部　寛樹1)
Username (English) ：H. Abe1)
所属名（日本語） ：1) ダイハツ工業株式会社
Affiliation (English) ：1) DAIHATSU MOTOR Co., Ltd.

１．概要（Summary ）
次世代のパワーデバイスとして期待される燃料電池を多用途に拡げていくには、燃料の多様化が重要であり、その中でも液体燃料は高いエネルギー密度だけでなく、エネルギー需給両側において取扱いが簡便となることがあげられる。
我々は負極側燃料として水加ヒドラジンに注目し、燃料電池用材料とシステムの開発を行っている。課題の一つとして膜電極接合体の低い耐久性があげられる。その中でも、アイオノマーの耐久性向上が必要と考えている。
そこで、独自に合成したアニオン交換形アイオノマーを用いて、耐ラジカル評価方法として知られるフェントン試験を実施し、試験前後のアイオノマーの分子構造をNMRにて帰属することで、ラジカル劣化部分を特定し、劣化メカニズムの解明を図る。

２．実験（Experimental）
[利用設備]核磁気共鳴装置 JEOL JNM-ECA600
[実験方法]
サンプル構造を図1、劣化条件を表1に示す。

上記方法で作製した3サンプルに対して、1H-NMR、13C-NMRを実施し、ラジカル劣化前後でのアイオノマーの分子構造を帰属した。なお、重溶媒には重クロロホルムを使用した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
各サンプルの1H-NMRの結果を図2に示す。図2から分かるように、アンモニウムイオンのメチル基（●）の減少と、主鎖のメチレン基、メチン基（●）の増加を観察。

このことから、今回のポリマー種では図3に示す①と②の結合が優先的に切断される(①＞②)ことが分かった。これは、図3 ＊部の炭素がsp2混成軌道の炭素の中で最も電子密度の低い炭素であるためと推定。
今回使用したアイオノマーは、
モデル構造であるため、次回は
より実仕様に近いアイオノマーを
用いて構造解析をすることで、
高耐久材料開発の設計指針を得る。

４．その他・特記事項（Others）
機器利用の際に設備使用方法や解析方法をご教示いただいた、分子科学研究所 機器センター 野田一平コーディネーター・長尾春代技術支援員には感謝申し上げます。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし

６．関連特許（Patent）
なし