JP2002198067A - High-temperature operating solid polymer composite electrolyte membrane, membrane/electrode bonded body and fuel cell - Google Patents

High-temperature operating solid polymer composite electrolyte membrane, membrane/electrode bonded body and fuel cell

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JP2002198067A
JP2002198067A JP2000393073A JP2000393073A JP2002198067A JP 2002198067 A JP2002198067 A JP 2002198067A JP 2000393073 A JP2000393073 A JP 2000393073A JP 2000393073 A JP2000393073 A JP 2000393073A JP 2002198067 A JP2002198067 A JP 2002198067A
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membrane
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electrode
fuel cell
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JP2000393073A
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Japanese (ja)
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Yuichi Kamo
友一 加茂
Masashi Yamaga
賢史 山賀
Tetsuichi Kudo
徹一 工藤
Masaru Miyayama
勝 宮山
Itaru Honma
格 本間
Takako Toda
貴子 戸田
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Hitachi Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
University of Tokyo NUC
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Hitachi Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
University of Tokyo NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-temperature operating solid polymer composite electrolyte membrane of excellent durability and low cost. SOLUTION: Metal oxide hydrate as represented by a hydrate of tungsten oxide or molybdenum oxide as a proton carrier and a heat-resistant molecular film which chemically modifies an organic polymer or an organic molecule and an inorganic molecule of nanometer level are conjugated to form an electrolyte membrane, which gives birth to a composite electrolyte membrane of an inorganic polymer and an organic polymer having durability comparable to, or more than, that of a desired fluorine based electrolyte membrane or practically enough durability and showing a practical level of proton conductivity which has a substantially high ion conductivity at high temperature range of around 160 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電解質膜及びそれを
用いた燃料電池、さらには、これら燃料電池を用いた装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte membrane, a fuel cell using the same, and an apparatus using the fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子電解質は、高分子鎖中にスル
ホン酸基等の電解質基を有する固体高分子材料である。
これは、特定のイオンと強固に結合したり、陽イオンま
たは陰イオンを選択的に透過する性質を有している。こ
れにより、粒子、繊維あるいは膜状に成形し、電気透
析、拡散透析、電池隔膜などの各種の用途に利用されて
いる。
2. Description of the Related Art A solid polymer electrolyte is a solid polymer material having an electrolyte group such as a sulfonic acid group in a polymer chain.
It has the property of firmly binding to specific ions and selectively transmitting cations or anions. Thereby, it is formed into particles, fibers or membranes, and is used for various applications such as electrodialysis, diffusion dialysis, and battery diaphragm.

【0003】このような固体高分子電解質を用いた固体
高分子電解質型燃料電池は、プロトン伝導性の固体高分
子電解質膜の両面に一対の電極を設け、メタン、メタノ
ールなどの低分子の炭化水素を改質して得られる水素ガ
スを、燃料ガスとして一方の電極(燃料極)へ供給す
る。また、酸素ガスあるいは空気は、酸化剤として他方
の電極(空気極)へ供給される。
In a solid polymer electrolyte fuel cell using such a solid polymer electrolyte, a pair of electrodes is provided on both sides of a proton conductive solid polymer electrolyte membrane, and low molecular hydrocarbons such as methane and methanol are provided. Is supplied to one electrode (fuel electrode) as a fuel gas. Further, oxygen gas or air is supplied to the other electrode (air electrode) as an oxidant.

【0004】燃料極に供給された水素ガスは、燃料極で
電気化学的にプロトンを生成し、電子を放出する。生成
したプロトンは電解質膜内を移動して、空気極で供給さ
れた空気中の酸素及び電子と反応して水を生成する。こ
の時、燃料極側には電子が生成され、空気極側には電子
を消費する状態にあり、外部負荷回路を接続すると電力
が得られる。
[0004] Hydrogen gas supplied to the fuel electrode electrochemically generates protons at the fuel electrode and emits electrons. The generated protons move in the electrolyte membrane and react with oxygen and electrons in the air supplied at the air electrode to generate water. At this time, electrons are generated on the fuel electrode side and electrons are consumed on the air electrode side, and power is obtained by connecting an external load circuit.

【0005】また、水電解は、固体高分子電解質膜を用
いて水を電気分解することにより水素と酸素を製造する
方法である。
[0005] Water electrolysis is a method for producing hydrogen and oxygen by electrolyzing water using a solid polymer electrolyte membrane.

【0006】プロトン導電性の固体高分子電解質膜とし
ては、DuPont社、Dow社、旭化成社、旭硝子社
などから提案されているパーフルオロカーボンスルホン
酸膜に代表されるフッ素系電解質膜がある。これは化学
的安定性に優れていることから、過酷な条件下で使用さ
れる燃料電池や水電解のための電解質膜として使用され
ている。
As the proton conductive solid polymer electrolyte membrane, there is a fluorine-based electrolyte membrane represented by a perfluorocarbon sulfonic acid membrane proposed by DuPont, Dow, Asahi Kasei, Asahi Glass, and the like. Since it is excellent in chemical stability, it is used as a fuel cell used under severe conditions or as an electrolyte membrane for water electrolysis.

【0007】また、食塩電解は、固体高分子電解質膜を
用いて塩化ナトリウム水溶液を電気分解することによ
り、水酸化ナトリウムと塩素と水素を製造する方法であ
る。
[0007] Salt electrolysis is a method for producing sodium hydroxide, chlorine and hydrogen by electrolyzing an aqueous sodium chloride solution using a solid polymer electrolyte membrane.

【0008】これによれば、固体高分子電解質膜は塩素
と高温,高濃度の水酸化ナトリウム水溶液に曝されるの
で、これらの水溶液に対する耐久性に乏しい炭化水素系
電解質膜は使用できない。そのため、食塩電解用の固体
高分子電解質膜には、一般に塩素及び高温,高濃度の水
酸化ナトリウム水溶液に対して耐久性があり、さらに発
生するイオンの逆拡散を防ぐために、表面に部分的にカ
ルボン酸基を導入したパーフルオロスルホン酸膜が用い
られている。
According to this, since the solid polymer electrolyte membrane is exposed to chlorine and a high-temperature, high-concentration sodium hydroxide aqueous solution, a hydrocarbon-based electrolyte membrane having poor durability to these aqueous solutions cannot be used. Therefore, the solid polymer electrolyte membrane for salt electrolysis is generally durable against chlorine and high-temperature, high-concentration sodium hydroxide aqueous solution, and is partially coated on the surface to prevent back diffusion of generated ions. A perfluorosulfonic acid membrane into which a carboxylic acid group has been introduced is used.

【0009】ところで、パーフルオロスルホン酸膜に代
表されるフッ素系電解質は、C−F結合を有しているた
めに化学的安定性が非常に高く、前記の燃料電池、水電
解用あるいは食塩電解用の固体高分子電解質膜として、
また、ハロゲン化水素酸電解用の固体高分子電解質膜と
しても用いられることもある。さらにプロトン伝導性を
利用して、湿度センサ、ガスセンサ、酸素濃縮器等にも
広く応用されているものである。
Incidentally, a fluorine-based electrolyte represented by a perfluorosulfonic acid membrane has a very high chemical stability because of having a C—F bond, and is used for the above-mentioned fuel cell, water electrolysis, or salt electrolysis. As a solid polymer electrolyte membrane for
Further, it is sometimes used as a solid polymer electrolyte membrane for hydrohalic acid electrolysis. Further, it is widely applied to a humidity sensor, a gas sensor, an oxygen concentrator, etc. by utilizing proton conductivity.

【0010】しかしながら、フッ素系電解質は製造工程
が複雑で、非常に高価であるため、宇宙用あるいは軍事
用の固体高分子型燃料電池等の特殊な用途に用いられる
だけであり、低価格が要求される自動車用等の低公害動
力源としての固体高分子型燃料電池、民生用小型分散電
源、携帯用電源等への応用を困難なものとしていた。
However, the fluorine-based electrolyte has a complicated manufacturing process and is very expensive, so that it is used only for special applications such as a polymer electrolyte fuel cell for space or military use, and low price is required. However, it has been difficult to apply it to polymer electrolyte fuel cells as a low-pollution power source for automobiles, small distributed power sources for consumers, and portable power sources.

【0011】また、フッ素系電解質膜は、スルフォン酸
基をイオンキャリアとしているために水和力は比較的弱
く、水の沸点以上の温度環境下で、かつ、飽和水蒸気圧
以下では電解質膜の乾燥が起こり抵抗が上昇する。その
ために燃料電池の作動温度は100℃以下、好ましくは
80℃以下に限定されている。
Further, the fluorinated electrolyte membrane has a relatively low hydration power since it uses a sulfonic acid group as an ion carrier, and the electrolyte membrane is dried under a temperature environment higher than the boiling point of water and below a saturated water vapor pressure. Occurs and the resistance rises. Therefore, the operating temperature of the fuel cell is limited to 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower.

【0012】このようなことは、燃料電池発電システム
を実現する上で大きな制約となっている。即ち、作動温
度が80℃以下では、原燃料を水蒸気改質や部分酸化法
で水素を製造する際、発生する一酸化炭素を除去するス
テップが必要となる。また、電池の排熱のレベルが低い
ために、熱電併給システムにおいては、十分な熱利用が
できないなどの問題がある。
[0012] Such a situation is a great limitation in realizing a fuel cell power generation system. That is, when the operating temperature is 80 ° C. or less, a step of removing carbon monoxide generated when producing hydrogen by steam reforming or partial oxidation of the raw fuel is required. In addition, since the level of the exhaust heat of the battery is low, there is a problem that the cogeneration system cannot utilize heat sufficiently.

【0013】そこで、フッ素系電解質膜と同等以上の耐
酸化劣化特性を有し、しかも低コストで製造可能な固体
高分子電解質膜を得るために、従来から種々の試みがな
されている。
Therefore, various attempts have hitherto been made to obtain a solid polymer electrolyte membrane having oxidation resistance degradation characteristics equal to or higher than that of a fluorine-based electrolyte membrane and which can be manufactured at low cost.

【0014】例えば、特開平9−102322号公報に
は、炭化フッ素系ビニルモノマと炭化水素系ビニルモノ
マとの共重合によって作られた主鎖と、スルホン酸基を
有する炭化水素系側鎖とから構成されるスルホン酸型ポ
リスチレン−グラフト−エチレンテトラフルオロエチレ
ン(ETFE)共重合体膜が提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-102322 discloses that a main chain formed by copolymerization of a fluorocarbon vinyl monomer and a hydrocarbon vinyl monomer, and a hydrocarbon side chain having a sulfonic acid group. A sulfonic acid type polystyrene-graft-ethylenetetrafluoroethylene (ETFE) copolymer membrane has been proposed.

【0015】このETFE共重合体膜は安価であり、燃
料電池用の固体高分子電解質膜として十分な強度を有
し、しかもスルホン酸基導入量を増やすことによって、
導電率を向上させることが可能とされている。
The ETFE copolymer membrane is inexpensive, has sufficient strength as a solid polymer electrolyte membrane for a fuel cell, and can be obtained by increasing the amount of sulfonic acid groups introduced.
It is possible to improve conductivity.

【0016】しかしながら、スルホン酸型ポリスチレン
−グラフト−ETFE膜は、炭化フッ素系ビニルモノマ
と炭化水素系ビニルモノマとの共重合によって作られた
主鎖部分の耐酸化劣化特性は高いが、スルホン酸基を導
入した側鎖部分は酸化劣化を受け易い炭化水素系高分子
である。従って、これを燃料電池に用いた場合には、膜
全体の耐酸化劣化特性が不十分であり、耐久性に乏しい
と云う問題がある。
However, in the sulfonic acid type polystyrene-graft-ETFE membrane, the main chain portion formed by copolymerization of a fluorocarbon-based vinyl monomer and a hydrocarbon-based vinyl monomer has high oxidation-deterioration resistance, but a sulfonic acid group is introduced. The side chain portion is a hydrocarbon polymer which is susceptible to oxidative degradation. Therefore, when this is used for a fuel cell, there is a problem that the oxidation resistance of the whole membrane is insufficient and the durability is poor.

【0017】また、米国特許第4,012,303号及
び米国特許第4,605,685号には、炭化フッ素系
ビニルモノマと炭化水素系ビニルモノマとの共重合によ
って作られた膜に、α,β,β−トリフルオロスチレン
をグラフト重合させ、これにスルホン酸基を導入したス
ルホン酸型ポリ(トリフルオロスチレン)−グラフト−
ETFE膜が提案されている。
US Pat. No. 4,012,303 and US Pat. No. 4,605,685 disclose α, β in a film formed by copolymerization of a fluorocarbon vinyl monomer and a hydrocarbon vinyl monomer. , Β-trifluorostyrene is graft-polymerized, and a sulfonic acid group is introduced into the sulfonic acid type poly (trifluorostyrene) -graft-
ETFE films have been proposed.

【0018】これは、前記のスルホン酸基を導入したポ
リスチレンの化学的安定性を高めるために、主鎖を構成
しているスチレンの代わりに部分的にフッ素化したα,
β,β−トリフルオロスチレンを用いたものである。
This is because, in order to increase the chemical stability of the polystyrene into which the sulfonic acid group has been introduced, a partially fluorinated α, instead of styrene constituting the main chain is used.
β, β-trifluorostyrene is used.

【0019】しかしながら、側鎖部分の原料となるα,
β,β−トリフルオロスチレンは合成が困難なため、燃
料電池用の固体高分子電解質膜としては、前記のナフィ
オンの場合と同様に高いコストとなると云う問題があ
る。また、α,β,β−トリフルオロスチレンは、重合
反応性が低いためグラフト側鎖として導入できる量が少
なく、得られる膜の導電率が低いと云う問題がある。
However, α, which is a raw material for the side chain portion,
Since it is difficult to synthesize β, β-trifluorostyrene, there is a problem that the cost is high as in the case of Nafion as a solid polymer electrolyte membrane for a fuel cell. In addition, α, β, β-trifluorostyrene has a low polymerization reactivity, so that a small amount of α, β, β-trifluorostyrene can be introduced as a graft side chain, and there is a problem that the resulting film has low conductivity.

【0020】また、上記の膜は硝子転移点が比較的低
く、スルフォン酸基がイオン伝導サイトであるので、1
00℃を超えるような水蒸気圧の高い環境では相対湿度
が低下すると、膜のイオン導電性が大幅に低下する。こ
のために高温領域で作動するデバイスには本質的に使用
できないと云う問題があった。
Further, since the above-mentioned membrane has a relatively low glass transition point and the sulfonic acid group is an ion conduction site, it has a low
In an environment having a high water vapor pressure such as exceeding 00 ° C., when the relative humidity is reduced, the ionic conductivity of the membrane is significantly reduced. For this reason, there is a problem that the device operating in a high temperature region cannot be used essentially.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、フッ素系電解質膜と同等以上、もしくは、
実用上十分な耐久性を有する電解質膜の提供にある。
The problem to be solved by the present invention is as follows.
An object of the present invention is to provide an electrolyte membrane having practically sufficient durability.

【0022】また、低コストで、100℃程度の高温領
域でも十分に高いイオン導電性を有する実用レベルのプ
ロトン導電性を示す電解質膜の提供にある。特に、プロ
トン導電性を示す無機高分子と有機高分子との複合電解
質膜の提供にある。
Another object of the present invention is to provide a low-cost electrolyte membrane having sufficiently high ionic conductivity even at a high temperature range of about 100 ° C. and exhibiting a practical level of proton conductivity. In particular, it is to provide a composite electrolyte membrane of an inorganic polymer and an organic polymer exhibiting proton conductivity.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、プロトン導電性を有する金属酸化物水和物と有
機高分子とでプロトン導電性複合電解質膜を構成したも
のである。
According to the present invention, which achieves the above object, a proton conductive composite electrolyte membrane is composed of a metal oxide hydrate having proton conductivity and an organic polymer.

【0024】また、金属酸化物水和物は、酸化タングス
テン水和物(WO3・nH2O)、または、酸化モリブデ
ン水和物(MoO3・nH2O)を主成分として構成した
ものである。
The metal oxide hydrate is composed mainly of tungsten oxide hydrate (WO 3 .nH 2 O) or molybdenum oxide hydrate (MoO 3 .nH 2 O). is there.

【0025】プロトン導電性を有する酸化タングステン
水和物(WO3・nH2O)または酸化モリブデン水和物
(MoO3・nH2O)を主成分として成る膜成分は、エ
チレンオキサイド/プロピレンオキサイドモノマに分
散,混合し、光重合で高分子化して成膜したものであ
る。
A membrane component mainly composed of tungsten oxide hydrate (WO 3 .nH 2 O) or molybdenum oxide hydrate (MoO 3 .nH 2 O) having proton conductivity is composed of ethylene oxide / propylene oxide monomer. The mixture is dispersed and mixed, and polymerized by photopolymerization to form a film.

【0026】また、プロトン導電性複合電解質膜は、高
分子電解質膜と上記高分子電解質膜に接合されるガス電
極とで構成される固体高分子型燃料電池用膜/電極接合
体としたものである。
Further, the proton conductive composite electrolyte membrane is a membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell comprising a polymer electrolyte membrane and a gas electrode joined to the polymer electrolyte membrane. is there.

【0027】固体高分子型燃料電池用膜/電極接合体
は、高分子電解質膜とこの高分子電解質膜の両側に、カ
ソード電極及びアノード電極からなる一対のガス拡散電
極が配置され、このガス拡散電極を挟むようにガス不透
過性の一対のセパレータが設置され、さらに、固体高分
子電解質膜及びセパレータに挟まれて、ガス電極の外周
部に接するように一対のシール材を配置したものであ
る。
The membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell comprises a polymer electrolyte membrane and a pair of gas diffusion electrodes comprising a cathode electrode and an anode electrode on both sides of the polymer electrolyte membrane. A pair of gas-impermeable separators is provided so as to sandwich the electrode, and a pair of sealing materials are arranged so as to be in contact with the outer peripheral portion of the gas electrode between the solid polymer electrolyte membrane and the separator. .

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明は燃料電池、水電解、湿度
センサ、ガスセンサ等に用いられるプロトンイオン導電
性電解質膜に好適な耐酸化性に優れ、低コストで高耐久
性の得られる複合無機高分子電解質、それを用いた高耐
久性固体無機高分子電解質膜及びそれを用いた燃料電池
に関するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides a composite inorganic material having excellent oxidation resistance suitable for a proton ion conductive electrolyte membrane used for a fuel cell, water electrolysis, a humidity sensor, a gas sensor, etc., low cost and high durability. The present invention relates to a polymer electrolyte, a highly durable solid inorganic polymer electrolyte membrane using the same, and a fuel cell using the same.

【0029】本発明者らはプロトン導電性無機高分子材
料に着目し、これと耐熱性有機高分子材料を複合した電
解質膜の研究を行った結果、プロトンキャリアとして、
酸化タングステンや酸化モリブデンの水和物に代表され
る金属酸化物水和物と、膜を形成するマトリックス材料
として、耐熱性に優れたエチレンオキサイド/プロピレ
ンオキサイドモノマを混合,分散して電解質膜を得た。
The present inventors have focused on a proton conductive inorganic polymer material and studied an electrolyte membrane in which the proton conductive inorganic polymer material is combined with a heat-resistant organic polymer material.
An electrolyte membrane is obtained by mixing and dispersing metal oxide hydrates represented by hydrates of tungsten oxide and molybdenum oxide and ethylene oxide / propylene oxide monomers having excellent heat resistance as a matrix material for forming the film. Was.

【0030】上記の電解質膜によって、前記のフッ素系
電解質膜と同等以上、もしくは、実用上十分な耐劣化特
性を有し、かつ、低コストで製造可能な高耐久性固体高
分子電解質膜を提供できる。
By using the above-mentioned electrolyte membrane, a highly durable solid polymer electrolyte membrane which is equal to or more than the above-mentioned fluorine-based electrolyte membrane, or has practically sufficient deterioration resistance, and can be manufactured at low cost is provided. it can.

【0031】更に、これは100℃以上、例えば、16
0℃程度の高温領域でも十分に高いイオン導電性を有す
る実用レベルのプロトン導電性を示す無機高分子と有機
高分子の複合電解質膜を実現した。本発明の実施の態様
は、以下の通りである。
Further, the temperature is higher than 100 ° C., for example, 16 ° C.
A composite electrolyte membrane of an inorganic polymer and an organic polymer exhibiting a practical level of proton conductivity having sufficiently high ionic conductivity even at a high temperature range of about 0 ° C. has been realized. Embodiments of the present invention are as follows.

【0032】プロトンキャリアであるタングステン酸化
物やモリブデン酸化物の水和物は、水溶性を有する金属
酸化物であればよく、特に、タングステン酸ナトリウム
塩やモリブデン酸ナトリウム塩は好ましい原料と云え
る。
The hydrate of tungsten oxide or molybdenum oxide, which is a proton carrier, may be any water-soluble metal oxide. In particular, sodium tungstate and sodium molybdate are preferred raw materials.

【0033】これらの水溶液を塩酸などの酸性水溶液に
冷却しながら滴下し、得られる固形物を弱酸性水溶液で
洗浄し、ろ過後乾燥することによって合成される。
These aqueous solutions are added dropwise to an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid while cooling, and the resulting solid is washed with a weakly acidic aqueous solution, filtered, and then dried to be synthesized.

【0034】これを膜に形成するに当っては、例えば、
エチレンオキサイド/プロピレンオキサイドモノマに、
上記の金属酸化物水和物粉末を十分に解砕したものを混
合,分散し、これに光重合開始剤を添加して膜状にキャ
ステイングする。そして、紫外線等の輻射線で照射し
て、マトリックスの重合を進めることにより金属酸化物
水和物を分散したポリエチレンオキサイド/プロピレン
オキサイド高分子膜が得られる。
In forming this into a film, for example,
Ethylene oxide / propylene oxide monomer,
A sufficiently pulverized metal oxide hydrate powder is mixed and dispersed, and a photopolymerization initiator is added to the mixture to cast it into a film. Irradiation with ultraviolet rays or the like is performed to promote polymerization of the matrix, whereby a polyethylene oxide / propylene oxide polymer film in which metal oxide hydrate is dispersed can be obtained.

【0035】本発明で用いられる高分子電解質を燃料電
池用として使用する際には、一般的には、膜の状態で使
用されるが、これに限定されるものではない。例えば、
筒状で用いることも可能である。即ち、上記のプロトン
キャリアとなる無機酸化物水和物と高分子マトリックス
材の分散混合物を、直接、膜状にキャステイングする方
法、あるいは、その分散混合物を多孔質芯材、織布ある
いは不織布に含浸キャステイングするなどの方法をとる
ことができる。特に、芯材を用いる方法は、芯材に高強
度のものを用いることで、得られる膜を薄くできること
から電解質膜の実行抵抗を小さくする上で有利である。
When the polymer electrolyte used in the present invention is used for a fuel cell, it is generally used in the form of a membrane, but is not limited thereto. For example,
It is also possible to use a cylindrical shape. That is, a method in which a dispersion mixture of the inorganic oxide hydrate serving as the proton carrier and the polymer matrix material is directly casted into a film, or the dispersion mixture is impregnated into a porous core material, woven fabric or nonwoven fabric. A method such as casting can be used. In particular, the method using a core material is advantageous in reducing the effective resistance of the electrolyte membrane since the obtained film can be thinned by using a high-strength core material.

【0036】この高分子電解質膜の厚さは、特に、制限
はないが10〜200μmが好ましい。実用上30〜1
00μmがより好ましい。実用に耐え得る膜の強度を得
るには10μmよりも厚い方が好ましく、膜抵抗の低
減、つまり発電性能の向上のためには200μmより薄
い方が好ましい。膜厚は、溶液濃度あるいは基板上への
塗布厚みにより制御できる。
The thickness of the polymer electrolyte membrane is not particularly limited, but is preferably from 10 to 200 μm. Practical 30-1
00 μm is more preferred. It is preferable that the thickness be greater than 10 μm in order to obtain a film strength that can withstand practical use, and it is preferable that the thickness be smaller than 200 μm in order to reduce the film resistance, that is, to improve the power generation performance. The film thickness can be controlled by the solution concentration or the coating thickness on the substrate.

【0037】また、本発明の電解質を製造する際に、通
常の高分子に使用される可塑剤、安定剤、離型剤等の添
加剤を本発明の目的に反しない範囲内で使用できる。
Further, in producing the electrolyte of the present invention, additives such as a plasticizer, a stabilizer and a release agent which are used for ordinary polymers can be used within a range not inconsistent with the object of the present invention.

【0038】燃料用電池として用いる際の膜/電極接合
体に使用されるガス拡散電極は、触媒金属の微粒子を担
持した導電材を、電解質膜上に塗布または予め膜状に成
形した電極層を貼り合わすなどにより構成される。これ
には、必要に応じて撥水剤や結着剤が含まれていてもよ
い。
A gas diffusion electrode used in a membrane / electrode assembly when used as a fuel cell is an electrode layer in which a conductive material carrying fine particles of a catalytic metal is applied on an electrolyte membrane or formed into a membrane in advance. It is composed by bonding. This may contain a water repellent or a binder as necessary.

【0039】また、触媒を担持していない導電材と、撥
水剤や結着剤とからなる層が、触媒層の外側に形成され
ていてもよい。
Further, a layer composed of a conductive material not carrying a catalyst, a water repellent and a binder may be formed outside the catalyst layer.

【0040】このガス拡散電極に使用される触媒金属と
しては、水素の酸化反応および酸素の還元反応を促進す
る金属であればいずれのものでもよい。例えば、白金、
金、銀、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウ
ム、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、タングステン、
マンガン、バナジウム、あるいは、それらの合金が挙げ
られる。
The catalyst metal used for the gas diffusion electrode may be any metal that promotes the oxidation reaction of hydrogen and the reduction reaction of oxygen. For example, platinum,
Gold, silver, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, iron, cobalt, nickel, chromium, tungsten,
Manganese, vanadium, or alloys thereof are mentioned.

【0041】このような触媒の中で、特にカソードでは
白金が、アノードでは白金とルテニウムの二元系が多く
の場合用いられる。触媒となる金属の粒径は、通常は1
0〜300オングストロームである。触媒の担持量は、
電極が成形された状態で、例えば、0.01〜10mg
/cm2とする。
Among such catalysts, a binary system of platinum and ruthenium is often used, particularly for the cathode and platinum for the anode. The particle size of the catalyst metal is usually 1
0 to 300 angstroms. The amount of catalyst supported is
In a state where the electrode is formed, for example, 0.01 to 10 mg
/ Cm 2 .

【0042】導電材としては、電子導伝性物質であれば
いずれのものでもよく、例えば、各種金属や炭素材料な
どが挙げられる。炭素材料には、例えば、ファーネスブ
ラック、チャンネルブラック、および、アセチレンブラ
ック等のカーボンブラック、活性炭、黒鉛等が挙げられ
る。これらは単独あるいは混合して使用される。
As the conductive material, any material may be used as long as it is an electron conductive material, and examples thereof include various metals and carbon materials. Examples of the carbon material include furnace black, channel black, carbon black such as acetylene black, activated carbon, and graphite. These may be used alone or as a mixture.

【0043】撥水剤としては、例えば、フッ素化カーボ
ン等が使用される。
As the water repellent, for example, fluorinated carbon or the like is used.

【0044】触媒層を形成するバインダとしては、本発
明の電解質マトリックス高分子をそのまま用いることが
好ましいが、他の各種樹脂を用いても差し支えない。そ
の場合は撥水性を有する含フッ素樹脂が好ましく、特
に、耐熱性、耐酸化性の優れたものがより好ましく、例
えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエ
チレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体、および、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体等が挙げられる。
As the binder for forming the catalyst layer, the electrolyte matrix polymer of the present invention is preferably used as it is, but other various resins may be used. In that case, a fluorine-containing resin having water repellency is preferable, in particular, heat resistance, those having excellent oxidation resistance are more preferable, for example, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer, and Examples include a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer.

【0045】燃料用電池として用いる際の電解質膜と電
極接合法についても、特に、制限はなく、公知の方法を
適用することは可能である。
The method for bonding the electrolyte membrane and the electrode when used as a fuel cell is not particularly limited, and a known method can be applied.

【0046】膜/電極接合体の製法として、例えば、白
金触媒紛をポリテトラフルオロエチレン懸濁液と混ぜ、
カーボンペーパーに塗布し、熱処理して触媒層を形成す
る。次いで、電解質膜と同一の電解質溶液を触媒層に塗
布,含浸し、電解質膜とホットプレスで一体化する方法
がある。
As a method for producing a membrane / electrode assembly, for example, a platinum catalyst powder is mixed with a polytetrafluoroethylene suspension,
It is applied to carbon paper and heat-treated to form a catalyst layer. Next, there is a method in which the same electrolyte solution as the electrolyte membrane is applied to the catalyst layer, impregnated, and integrated with the electrolyte membrane by hot pressing.

【0047】この他、本発明による電解質膜の溶液を、
予め、白金触媒紛にコーテイングしたものを電解質膜に
塗布する方法、本発明による電解質膜の溶液と触媒とを
ペースト化して電解質膜に塗布する方法、電解質膜に電
極を無電解めっきする方法、電解質膜に白金族の金属錯
イオンを吸着させた後、還元する方法等がある。
In addition, the solution of the electrolyte membrane according to the present invention is
A method in which a coating of a platinum catalyst powder in advance is applied to an electrolyte membrane, a method in which a solution and a catalyst of the electrolyte membrane according to the present invention are pasted and applied to the electrolyte membrane, a method of electrolessly plating electrodes on the electrolyte membrane, and an electrolyte. There is a method in which a platinum group metal complex ion is adsorbed on the film and then reduced.

【0048】固体高分子型燃料電池は、以上のように形
成された電解質膜とガス拡散電極との接合体の外側に、
燃料流路と酸化剤流路を形成した溝付きの集電体とし、
燃料配流板と酸化剤配流板とを配したものを単セルとし
ている。図1にこの構成の概略を示す。
The polymer electrolyte fuel cell is provided outside the joined body of the electrolyte membrane and the gas diffusion electrode formed as described above.
With a grooved current collector that forms a fuel flow path and an oxidant flow path,
A unit in which a fuel distribution plate and an oxidant distribution plate are arranged is defined as a single cell. FIG. 1 shows an outline of this configuration.

【0049】このような複数個の単セルを冷却板等を介
して積層することによりスタックが構成される。
A stack is formed by stacking a plurality of such single cells via a cooling plate or the like.

【0050】燃料電池は、高い温度で作動させる方が電
極の触媒活性が上がり電極過電圧が減少し、電極の一酸
化炭素による被毒も少ないので、望ましい。しかし、電
解質膜は水分が無いと機能しないため、水分管理が可能
な温度で作動させる必要がある。
It is desirable to operate the fuel cell at a high temperature because the catalytic activity of the electrode increases, the electrode overvoltage decreases, and the electrode is less poisoned by carbon monoxide. However, since the electrolyte membrane does not function without moisture, it must be operated at a temperature at which moisture can be controlled.

【0051】本発明による電解質は従来の電解質膜に比
較して保水性が高く、燃料電池の作動温度の好ましい温
度範囲は室温〜160℃の温度範囲を可能にしている。
The electrolyte according to the present invention has a higher water retention than conventional electrolyte membranes, and the preferable temperature range of the operating temperature of the fuel cell allows a temperature range from room temperature to 160 ° C.

【0052】[0052]

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。なお、燃料電池単セル出力性能評価は次の様にして
行った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples. The output performance evaluation of the single cell of the fuel cell was performed as follows.

【0053】電極を接合した電解質を評価セルに組み込
み、燃料電池出力性能を評価した。反応ガスには、水素
/酸素を用い、共に1気圧の圧力にて70℃の水バブラ
ーを通して加湿した後、評価セルに供給した。
The electrolyte with the electrodes joined was incorporated into an evaluation cell, and the output performance of the fuel cell was evaluated. Hydrogen / oxygen was used as a reaction gas, and both were humidified at a pressure of 1 atm through a water bubbler at 70 ° C., and then supplied to an evaluation cell.

【0054】ガス流量は、水素60ml/min、酸素
40ml/min、セル温度70℃とした。電池出力性
能は、H201B充放電装置(北斗電工社製)により評
価した。
The gas flow rate was 60 ml / min of hydrogen, 40 ml / min of oxygen, and the cell temperature was 70 ° C. The battery output performance was evaluated using a H201B charge / discharge device (manufactured by Hokuto Denko).

【0055】 タングステン酸化物水和物の合成 ガラス容器に450mlの3N塩酸水溶液をとり、これ
を5℃に攪拌,冷却しておく。一方、1Mタングステン
酸ナトリウムNa2WO4水溶液50mlを用意し、これ
をマイクロチューブポンプを用いて上記塩酸水溶液に滴
下する。混合液温度が急激に上昇することのないように
滴下速度を調整して冷却する。
Synthesis of Tungsten Oxide Hydrate 450 ml of a 3N hydrochloric acid aqueous solution is placed in a glass container, and the mixture is stirred at 5 ° C. and cooled. On the other hand, 50 ml of a 1 M aqueous solution of sodium tungstate Na 2 WO 4 is prepared, and this is dropped into the above hydrochloric acid aqueous solution using a microtube pump. The cooling rate is adjusted by adjusting the dropping speed so that the temperature of the mixed solution does not rise sharply.

【0056】生成した沈殿物は、0.1N塩酸水溶液2
50mlと水でよく洗浄してこれをろ過する。得られた
固形物をデシケ−タを用いて乾燥した。乾燥後、この試
料の一部を化学分析したところタングステン酸化物水和
物H2WO4・nH2O(n=1.03)と同定された。
The resulting precipitate was treated with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution 2
Wash well with 50 ml and water and filter. The obtained solid was dried using a desiccator. After drying, a portion of this sample was chemically analyzed and identified as tungsten oxide hydrate H 2 WO 4 .nH 2 O (n = 1.03).

【0057】 電解質膜の作製 前記で得た生成物を15重量%の濃度になるようにエ
チレンオキサイド/プロピレンオキサイドが80/20
で混合されたモノマに分散,混合した。この溶液に光重
合開始剤としてアゾビスシクロヘキサンカルボニトリル
を0.3重量%添加してガラス上にキャステイングし、
紫外線ランプで光照射し、膜厚42μmの電解質膜を作
成した。得られた膜のイオン導電率は測定温度80℃、
相対湿度80%の条件下で0.02S/cm、150
℃,相対湿度60%の条件下で0.08S/cmであっ
た。
Preparation of Electrolyte Membrane The product obtained above was mixed with ethylene oxide / propylene oxide at a concentration of 80/20 so as to have a concentration of 15% by weight.
Was dispersed and mixed in the monomer mixed in the above. To this solution was added 0.3% by weight of azobiscyclohexanecarbonitrile as a photopolymerization initiator and cast on glass,
Irradiation was performed with an ultraviolet lamp to form an electrolyte membrane having a thickness of 42 μm. The ionic conductivity of the obtained film was measured at a temperature of 80 ° C.
0.02 S / cm, 150 at a relative humidity of 80%
It was 0.08 S / cm under the conditions of ° C and 60% relative humidity.

【0058】飽和水蒸気圧条件下でのイオン導伝率の温
度依存性を図2に、各温度におけるイオン導伝率の水蒸
気分圧依存性を図3に示す。これらの結果から、160
℃までの高温域で高い導電性を示すと共に、100℃を
超える温度域で相対湿度が60%でも十分に高いイオン
伝導性を持つことが分かった。
FIG. 2 shows the temperature dependence of the ionic conductivity under the condition of the saturated steam pressure, and FIG. 3 shows the dependency of the ionic conductivity on the steam partial pressure at each temperature. From these results, 160
It has been found that it has high conductivity in a high temperature range up to 100 ° C. and has sufficiently high ionic conductivity in a temperature range exceeding 100 ° C. even at a relative humidity of 60%.

【0059】 膜/電極接合体の作製 40重量%の白金担持カーボンに、前記の5重量%濃
度のジメチルホルムアミド−シクロヘキサノン−メチル
エチルケトン混合溶液を、白金触媒と高分子電解質との
重量比が2:1となるように添加し、均一に分散させて
ペーストを調製した。このペーストを前記で得られた
電解質膜の両側に塗布した後、乾燥して白金担持量0.
5mg/cm2の膜/電極接合対を作製した。
Preparation of Membrane / Electrode Assembly The above-mentioned mixed solution of dimethylformamide-cyclohexanone-methylethylketone at a concentration of 5% by weight was mixed with 40% by weight of platinum-supported carbon at a weight ratio of platinum catalyst to polymer electrolyte of 2: 1. , And uniformly dispersed to prepare a paste. This paste was applied to both sides of the electrolyte membrane obtained above, and then dried to achieve a platinum loading of 0.1.
A 5 mg / cm 2 membrane / electrode junction was made.

【0060】膜/電極接合体の両側に予めPTFEで撥
水化処理した薄いカーボンペーパーのパッキング材(支
持集電体)を密着させて、その両側から極室分離と電極
へのガス供給通路の役割を兼ねた導電性のセパレータ
(バイポーラプレート)からなる固体高分子型燃料電池
単セルを作製した。
A packing material (supporting current collector) made of thin carbon paper, which has been made water-repellent with PTFE in advance, is brought into close contact with both sides of the membrane / electrode assembly. A single cell of a polymer electrolyte fuel cell comprising a conductive separator (bipolar plate) also serving as a role was produced.

【0061】これを運転温度90℃、燃料極質入り口相
対湿度80%、電流密度150mA/cm2の条件で性
能評価試験を行った結果0.61Vの電圧が得られた。
This was subjected to a performance evaluation test under the conditions of an operating temperature of 90 ° C., a relative humidity of 80% at the fuel electrode entrance, and a current density of 150 mA / cm 2 , and as a result, a voltage of 0.61 V was obtained.

【0062】評価試験後の電池を解体して観測した結
果、膜/電極接合体は、シール部となった周辺に一部変
形は見られたが外観に特に変化はなく、イオン伝導抵抗
にも変化は見られなかった。
As a result of disassembling the battery after the evaluation test and observing it, the membrane / electrode assembly was partially deformed around the seal portion, but there was no particular change in the appearance, and the ion conduction resistance was not changed. No change was seen.

【0063】次に、5重量%濃度のジメチルホルムアミ
ド−シクロヘキサノン−メチルエチルケトン混合溶液
を、白金触媒と高分子電解質との重量比が2:1となる
ように添加し、均一に分散させてペーストを調製した。
Next, a mixed solution of dimethylformamide-cyclohexanone-methylethylketone having a concentration of 5% by weight was added so that the weight ratio of the platinum catalyst to the polymer electrolyte was 2: 1, and the mixture was uniformly dispersed to prepare a paste. did.

【0064】このペーストを前記で得られた電解質膜
の両側に塗布した後、乾燥して白金担持量0.5mg/
cm2の膜/電極接合体を作製した。
This paste was applied to both sides of the electrolyte membrane obtained above, dried and dried to obtain a platinum loading of 0.5 mg /
A membrane / electrode assembly of cm 2 was made.

【0065】膜/電極接合体の両側に予めPTFEで撥
水化処理した薄いカーボンペーパーのパッキング材(支
持集電体)を密着させ、その両側から極室分離と電極へ
のガス供給通路の役割を兼ねた導電性のセパレータ(バ
イポーラプレート)からなる固体高分子型燃料電池単セ
ルを作製した。
A packing material (supporting current collector) made of thin carbon paper which has been subjected to a water-repellent treatment with PTFE in advance is brought into close contact with both sides of the membrane / electrode assembly, from which both sides the electrode chamber is separated and the role of a gas supply passage to the electrodes is provided. A solid polymer electrolyte fuel cell unit cell was prepared, which was composed of a conductive separator (bipolar plate) that also served as a fuel cell.

【0066】このセルを運転温度90℃、燃料極質入り
口相対湿度80%、電流密度150mA/cm2の条件
で性能評価試験を行った結果0.61Vの電圧が得られ
た。
The cell was subjected to a performance evaluation test under the conditions of an operating temperature of 90 ° C., a relative humidity of 80% at the entrance of the fuel electrode, and a current density of 150 mA / cm 2. As a result, a voltage of 0.61 V was obtained.

【0067】評価試験後の電池を解体して観測した結
果、膜/電極接合体は、シール部となった周辺に一部変
形は見られたが外観に特に変化はなく、イオン伝導抵抗
にも変化は見られなかった。
As a result of disassembling and observing the battery after the evaluation test, the membrane / electrode assembly was partially deformed around the seal portion, but there was no particular change in the appearance and the ion conduction resistance. No change was seen.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明に係るプロトン導電性を有する金
属酸化物水和物と有機高分子の複合電解質膜は、パーフ
ロロスルホン酸膜に代表されるふっ素系電解質膜より低
コストで、高温でも十分高いイオン導電性を有する電解
質膜である。
The composite electrolyte membrane of a metal oxide hydrate having proton conductivity and an organic polymer according to the present invention is lower in cost than a fluorine-based electrolyte membrane represented by a perfluorosulfonic acid membrane and can be used at high temperatures. It is an electrolyte membrane having sufficiently high ionic conductivity.

【0069】上記膜を用いた膜/電極接合体、並びに、
燃料電池は実用上十分な安定性を示し、低コストな電池
を提供することができる。
A membrane / electrode assembly using the above membrane, and
A fuel cell exhibits practically sufficient stability, and can provide a low-cost cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の固体高分子型積層燃料電池のセルノ構
成を示す模式斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a cello structure of a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

【図2】本発明の電解質膜の飽和水蒸気圧でのイオン導
伝率の温度依存性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the ionic conductivity of the electrolyte membrane of the present invention at a saturated water vapor pressure.

【図3】本発明の電解質膜の各温度におけるイオン導伝
率の相対湿度依存性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relative humidity dependence of the ionic conductivity at each temperature of the electrolyte membrane of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…セパレータ、3…カソード側集電板、4…アノ
ード側集電板、5…電解質膜、6…カソードガス硫路、
7…アノードガス硫路。
1, 2 ... separator, 3 ... cathode side current collector, 4 ... anode side current collector, 5 ... electrolyte membrane, 6 ... cathode gas sulfuric channel,
7 ... Anode gas sulfur channel.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 101/00 C08L 101/00 H01B 1/06 H01B 1/06 A 1/12 1/12 Z H01M 8/10 H01M 8/10 (74)上記1名の復代理人 100068504 弁理士 小川 勝男 (外1名) (72)発明者 加茂 友一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山賀 賢史 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 工藤 徹一 東京都港区六本木7丁目22番4号 (72)発明者 宮山 勝 東京都港区六本木7丁目22番4号 (72)発明者 本間 格 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 戸田 貴子 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 Fターム(参考) 4J002 CH021 DE096 GQ02 4J005 AA04 BB01 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 CX04 EE11 EE18 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (reference) C08L 101/00 C08L 101/00 H01B 1/06 H01B 1/06 A 1/12 1/12 Z H01M 8/10 H01M 8 / 10 (74) One of the above-mentioned sub-agents 100068504 Patent Attorney Katsuo Ogawa (1 outside) (72) Inventor Yuichi Kamo 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kenshi Yamaga 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tetsuichi Kudo 7-22-4, Roppongi, Minato-ku, Tokyo (72) Invention Person Masaru Miyayama 7-22-4 Roppongi, Minato-ku, Tokyo 1-4 term, Umezono, Ichigo, F-term (reference) in Electronic Technology Research Institute, Industrial Technology Institute 4J002 CH021 DE096 GQ02 4J005 AA04 BB01 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 CX04 EE11 EE18

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プロトン導電性を有する金属酸化物水和
物と有機高分子とで構成されることを特徴とするプロト
ン導電性複合電解質膜。
1. A proton conductive composite electrolyte membrane comprising a proton conductive metal oxide hydrate and an organic polymer.
【請求項2】 前記金属酸化物水和物が酸化タングステ
ン水和物(WO3・nH2O)または酸化モリブデン水和
物(MoO3・nH2O)を主成分として構成された請求
項1に記載のプロトン導電性複合電解質膜。
2. The metal oxide hydrate is mainly composed of tungsten oxide hydrate (WO 3 .nH 2 O) or molybdenum oxide hydrate (MoO 3 .nH 2 O). 3. The proton conductive composite electrolyte membrane according to item 1.
【請求項3】 プロトン導電性を有する酸化タングステ
ン水和物(WO3・nH2O)または酸化モリブデン水和
物(MoO3・nH2O)を主成分とする成分をエチレン
オキサイド/プロピレンオキサイドモノマに分散,混合
し、光重合法で高分子化し成膜したことを特徴とするプ
ロトン導電性複合電解質膜。
3. An ethylene oxide / propylene oxide monomer comprising a component mainly composed of tungsten oxide hydrate (WO 3 .nH 2 O) or molybdenum oxide hydrate (MoO 3 .nH 2 O) having proton conductivity. A proton conductive composite electrolyte membrane characterized in that it is dispersed and mixed into a polymer and formed into a film by photopolymerization.
【請求項4】 高分子電解質膜とこの高分子電解質膜に
接合されるガス電極とで構成される固体高分子型燃料電
池用膜/電極接合体において、該高分子電解質膜が請求
項1,2または3のプロトン導電性複合電解質膜である
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用膜/電極接合
体。
4. In a membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell comprising a polymer electrolyte membrane and a gas electrode joined to the polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane is characterized in that: A membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, which is the proton conductive composite electrolyte membrane of 2 or 3.
【請求項5】 高分子電解質膜とこの高分子電解質膜に
接合されるガス電極とで構成される固体高分子型燃料電
池用膜/電極接合体において、前記高分子電解質膜が請
求項1〜3のいずれかに記載のプロトン導電性複合電解
質膜であり、該電解質膜にガス電極が接合され構成され
ることを特徴とする固体高分子型燃料電池用膜/電極接
合体。
5. In a membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell comprising a polymer electrolyte membrane and a gas electrode joined to the polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane is characterized in that: 4. A membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, which is the proton conductive composite electrolyte membrane according to any one of the above items 3, wherein a gas electrode is bonded to the electrolyte membrane.
【請求項6】 固体高分子電解質膜と、該膜の両側にカ
ソード電極及びアノード電極からなる一対のガス拡散電
極が配置され、該ガス拡散電極を挟むようにガス不透過
性の一対のセパレータが設置されており、さらに、前記
固体高分子電解質膜及び前記セパレータに挟まれ、か
つ、前記ガス拡散電極の外周部に接するようにして一対
のシール材が配置された固体高分子型燃料電池におい
て、 前記固体高分子電解質膜とこの両側にカソード電極及び
アノード電極からなる一対のガス拡散電極が固体高分子
型燃料電池用膜/電極接合体であることを特徴とする固
体高分子型燃料電池。
6. A solid polymer electrolyte membrane, and a pair of gas diffusion electrodes comprising a cathode electrode and an anode electrode on both sides of the membrane, and a pair of gas-impermeable separators sandwiching the gas diffusion electrodes. Is installed, further, in a solid polymer electrolyte fuel cell sandwiched between the solid polymer electrolyte membrane and the separator, and a pair of sealing materials are arranged so as to be in contact with the outer peripheral portion of the gas diffusion electrode, A polymer electrolyte fuel cell, wherein the polymer electrolyte membrane and a pair of gas diffusion electrodes comprising a cathode electrode and an anode electrode on both sides thereof are a polymer polymer fuel cell membrane / electrode assembly.
【請求項7】 固体高分子型燃料電池用膜/電極接合体
が固体高分子電解質膜と、該膜の両側に配置されたカソ
ード電極及びアノード電極からなる一対のガス拡散電極
であって、上記固体高分子電解質膜とこの両側にカソー
ド電極及びアノード電極からなる一対のガス拡散電極が
配置され、該ガス拡散電極を挟むようにガス不透過性の
一対のセパレータが設置されており、さらに、前記固体
高分子電解質膜及び前記セパレータに挟まれ、前記ガス
拡散電極の外周部に接するよう一対のシール材を配置し
たことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
7. A membrane / electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, comprising: a polymer electrolyte membrane; and a pair of gas diffusion electrodes comprising a cathode electrode and an anode electrode arranged on both sides of the membrane. A solid polymer electrolyte membrane and a pair of gas diffusion electrodes consisting of a cathode electrode and an anode electrode on both sides thereof are arranged, and a pair of gas-impermeable separators are provided so as to sandwich the gas diffusion electrode. A polymer electrolyte fuel cell, comprising a pair of seal materials sandwiched between a polymer electrolyte membrane and said separator, and in contact with an outer peripheral portion of said gas diffusion electrode.
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