水蒸気雰囲気中での固体高分子形燃料電池
PEFC用イオン交換膜の評価

X線回折と熱分析の両者から使用環境に近い調湿雰囲気下でのイオン交換膜のナノ構造変化とマクロ物性変化の相関を知ることで、発電要素として重要なプロトン伝導率（導電率）の評価を容易にします。

図1は、市販品パーフルオロスルフォン酸膜における80℃の相対湿度変化に対するSAXS（構造変化）データの比較です。湿度の増加に伴いプロファイル上の第2ピークが顕著に変化します。ピークは低角度にシフトし、強度が増大していることから、構造間距離が広がり、かつ規則正しく配列して行く挙動が観測できます。



図2, 3は、湿度変化に対する第2ピーク面積ならびにピークシフトの変化を示していますが、両者では、それぞれ変化の応答が異なっています。図4, 5は、30℃での相対湿度変化における調湿TGならびにTMAによる膜中への吸水増加量と膜の膨張率変化を示しています。SAXSデータと比較することにより、ピーク面積の増大は調湿TG変化（図2と4）と、また、ピークシフトは調湿TMAの挙動（図3と5）とそれぞれ類似しており、イオン交換膜のナノ構造変化とマクロ物性変化の相関を知ることができます。