JP2002216795A - プロトン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法 - Google Patents
プロトン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法Info
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- JP2002216795A JP2002216795A JP2001010998A JP2001010998A JP2002216795A JP 2002216795 A JP2002216795 A JP 2002216795A JP 2001010998 A JP2001010998 A JP 2001010998A JP 2001010998 A JP2001010998 A JP 2001010998A JP 2002216795 A JP2002216795 A JP 2002216795A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 プロトン伝導性およびガス遮断性に優れたプ
ロトン伝導体膜の製造方法及び該プロトン伝導体膜を用
いた燃料電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリオレフィン系樹脂によって形成され
た多孔質フイルムに、表面処理を施し、固体電解質の溶
液あるいはスラリーを含浸させることを特徴とするプロ
トン伝導体膜の製造方法及び該プロトン伝導体膜を水素
電極および酸素電極によって挟持させることを特徴とす
る燃料電池の製造方法。
ロトン伝導体膜の製造方法及び該プロトン伝導体膜を用
いた燃料電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリオレフィン系樹脂によって形成され
た多孔質フイルムに、表面処理を施し、固体電解質の溶
液あるいはスラリーを含浸させることを特徴とするプロ
トン伝導体膜の製造方法及び該プロトン伝導体膜を水素
電極および酸素電極によって挟持させることを特徴とす
る燃料電池の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池のプロト
ン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法に関す
るものであり、さらに詳細には、プロトン伝導性および
ガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法および
高出力を実現可能な燃料電池の製造方法に関するもので
ある。
ン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法に関す
るものであり、さらに詳細には、プロトン伝導性および
ガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法および
高出力を実現可能な燃料電池の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】産業革命以後、自動車などのエネルギー
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。
【０００３】そこで、水素は、水に含まれ、地球上に無
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。
【０００４】ことに、近年は、水素エネルギーから電気
エネルギーを取り出すことができる燃料電池の研究開発
が盛んにおこなわれており、大規模発電から、オンサイ
トな自家発電、さらには、自動車用電源としての応用が
期待されている。
エネルギーを取り出すことができる燃料電池の研究開発
が盛んにおこなわれており、大規模発電から、オンサイ
トな自家発電、さらには、自動車用電源としての応用が
期待されている。
【０００５】水素エネルギーから電気エネルギーを取り
出す燃料電池は、水素ガスが供給される水素電極と、酸
素が供給される酸素電極と、プロトン伝導体膜とを有し
ている。水素電極に供給された水素ガスは、触媒の作用
によって、プロトン（陽子）と電子に解離され、電子は
水素電極において、吸収され、他方、プロトンは、プロ
トン伝導体膜を介して、酸素電極に運ばれる。水素電極
において、吸収された電子は、負荷を経由して、酸素電
極に運ばれる。一方、酸素電極に供給された酸素は、触
媒の作用により、プロトン伝導体膜を介して、水素電極
から運ばれたプロトンおよび電子と結合して、水を生成
する。このようにして、水素電極と酸素電極との間に、
起電力が生じ、負荷に電流が流れるように、燃料電池は
構成されている。
出す燃料電池は、水素ガスが供給される水素電極と、酸
素が供給される酸素電極と、プロトン伝導体膜とを有し
ている。水素電極に供給された水素ガスは、触媒の作用
によって、プロトン（陽子）と電子に解離され、電子は
水素電極において、吸収され、他方、プロトンは、プロ
トン伝導体膜を介して、酸素電極に運ばれる。水素電極
において、吸収された電子は、負荷を経由して、酸素電
極に運ばれる。一方、酸素電極に供給された酸素は、触
媒の作用により、プロトン伝導体膜を介して、水素電極
から運ばれたプロトンおよび電子と結合して、水を生成
する。このようにして、水素電極と酸素電極との間に、
起電力が生じ、負荷に電流が流れるように、燃料電池は
構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、燃料電池
に用いられるプロトン伝導体膜には、プロトンを伝導さ
せるためのプロトン伝導性が要求されるとともに、水素
ガスが酸素電極に到達することを防止し、酸素ガスが水
素電極に到達することを防止するためのガス不透過性が
要求されている。
に用いられるプロトン伝導体膜には、プロトンを伝導さ
せるためのプロトン伝導性が要求されるとともに、水素
ガスが酸素電極に到達することを防止し、酸素ガスが水
素電極に到達することを防止するためのガス不透過性が
要求されている。
【０００７】これらの要求を満足させるため、プロトン
伝導体として、フラレノールなどのフラーレン誘導体、
パーフルオロスルホン酸樹脂などの固体電解質を用いた
燃料電池にあっては、従来、ポリエチレンなどのポリオ
レフィン系の樹脂によって形成された多孔質フィルム
に、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させるこ
とによって、プロトン伝導体膜が形成されている。
伝導体として、フラレノールなどのフラーレン誘導体、
パーフルオロスルホン酸樹脂などの固体電解質を用いた
燃料電池にあっては、従来、ポリエチレンなどのポリオ
レフィン系の樹脂によって形成された多孔質フィルム
に、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させるこ
とによって、プロトン伝導体膜が形成されている。
【０００８】しかしながら、固体電解質の溶液あるいは
スラリーに対する多孔質フィルムの濡れ性が低いため、
固体電解質の溶液あるいはスラリーを、所望のように、
多孔質フィルムに含浸させることができず、したがっ
て、多孔質フィルムの空隙に、固体電解質を十分に充填
させることができないため、高出力の燃料電池を得るこ
とができなかった。
スラリーに対する多孔質フィルムの濡れ性が低いため、
固体電解質の溶液あるいはスラリーを、所望のように、
多孔質フィルムに含浸させることができず、したがっ
て、多孔質フィルムの空隙に、固体電解質を十分に充填
させることができないため、高出力の燃料電池を得るこ
とができなかった。
【０００９】したがって、本発明は、プロトン伝導性お
よびガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法お
よび高出力を実現可能な燃料電池の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
よびガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法お
よび高出力を実現可能な燃料電池の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、本発明の前
記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、ポリオ
レフィン系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、
表面処理を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを
含浸させることによって、プロトン伝導性に優れ、か
つ、高いガス遮断能力を有するプロトン伝導体膜が得ら
れることを見出した。
記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、ポリオ
レフィン系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、
表面処理を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを
含浸させることによって、プロトン伝導性に優れ、か
つ、高いガス遮断能力を有するプロトン伝導体膜が得ら
れることを見出した。
【００１１】本発明はかかる知見に基づくものであり、
本発明によれば、本発明の前記目的は、ポリオレフィン
系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、表面処理
を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させ
ることを特徴とするプロトン伝導体膜の製造方法によっ
て達成される。
本発明によれば、本発明の前記目的は、ポリオレフィン
系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、表面処理
を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させ
ることを特徴とするプロトン伝導体膜の製造方法によっ
て達成される。
【００１２】本発明の前記目的はまた、ポリオレフィン
系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、表面処理
を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させ
て、形成したプロトン伝導体膜を、水素電極および酸素
電極によって挟持させることを特徴とする燃料電池の製
造方法によって達成される。
系樹脂によって形成された多孔質フイルムに、表面処理
を施し、固体電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させ
て、形成したプロトン伝導体膜を、水素電極および酸素
電極によって挟持させることを特徴とする燃料電池の製
造方法によって達成される。
【００１３】本発明において、多孔質フイルムに、表面
処理を施す方法は、格別、限定されるものではないが、
プラズマ放電処理あるいはコロナ放電処理が、多孔質フ
イルムの表面処理方法として、好ましく、使用される。
処理を施す方法は、格別、限定されるものではないが、
プラズマ放電処理あるいはコロナ放電処理が、多孔質フ
イルムの表面処理方法として、好ましく、使用される。
【００１４】本発明において、多孔質フイルムに、プラ
ズマ放電処理を施す場合には、プラズマ種として、酸
素、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンよりなる群
から選ばれるガスが、好ましく、使用される。
ズマ放電処理を施す場合には、プラズマ種として、酸
素、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびネオンよりなる群
から選ばれるガスが、好ましく、使用される。
【００１５】本発明において、多孔質フイルムとして
は、不織布やメッシュなどが、好ましく、使用される。
は、不織布やメッシュなどが、好ましく、使用される。
【００１６】本発明において、多孔質フイルムは、３０
％ないし９０％の体積開口率を有していることが好まし
い。多孔質フイルムの体積開口率が、３０％未満のとき
は、含浸される固体電解質の体積が小さくなり、燃料電
池の出力が低くなり、一方、多孔質フイルムの体積開口
率が、９０％を越えている場合には、プロトン伝導体膜
としての強度が保持できなくなり、好ましくない。
％ないし９０％の体積開口率を有していることが好まし
い。多孔質フイルムの体積開口率が、３０％未満のとき
は、含浸される固体電解質の体積が小さくなり、燃料電
池の出力が低くなり、一方、多孔質フイルムの体積開口
率が、９０％を越えている場合には、プロトン伝導体膜
としての強度が保持できなくなり、好ましくない。
【００１７】本発明において、多孔質フイルムは、３μ
ｍないし５０μｍの厚さを有していることが好ましい。
多孔質フイルムの厚さが、３μｍ未満のときは、水素ガ
スが酸素電極に到達することを防止することが困難にな
り、燃料電池の出力の低下を招き、一方、多孔質フイル
ムの厚さが、５０μｍを越えているときには、プロトン
伝導体膜の抵抗が過大になり、燃料電池の出力の低下を
招くため、好ましくない。
ｍないし５０μｍの厚さを有していることが好ましい。
多孔質フイルムの厚さが、３μｍ未満のときは、水素ガ
スが酸素電極に到達することを防止することが困難にな
り、燃料電池の出力の低下を招き、一方、多孔質フイル
ムの厚さが、５０μｍを越えているときには、プロトン
伝導体膜の抵抗が過大になり、燃料電池の出力の低下を
招くため、好ましくない。
【００１８】本発明において、固体電解質として、好ま
しくは、フラーレン誘導体が用いられる。
しくは、フラーレン誘導体が用いられる。
【００１９】本発明において、フラーレン誘導体とは、
フラーレン分子を構成する炭素原子にプロトン解離性の
基を導入してなるものをいう。
フラーレン分子を構成する炭素原子にプロトン解離性の
基を導入してなるものをいう。
【００２０】本明細書において、「プロトンの解離」と
は、「電離によって、プロトンが離れること」を意味
し、「プロトン解離性の基」とは、「プロトンが、電離
によって、離脱し得る基」を意味するものである。
は、「電離によって、プロトンが離れること」を意味
し、「プロトン解離性の基」とは、「プロトンが、電離
によって、離脱し得る基」を意味するものである。
【００２１】本発明において、プロトン解離性の基を導
入するフラーレン分子は、球状炭素クラスター分子であ
ればよく、とくに限定されるものではないが、Ｃ３６、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８０、Ｃ８２、Ｃ
８４などから選ばれるフラーレン分子の単体またはこれ
らの２種以上の混合物が好ましく用いられる。
入するフラーレン分子は、球状炭素クラスター分子であ
ればよく、とくに限定されるものではないが、Ｃ３６、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８０、Ｃ８２、Ｃ
８４などから選ばれるフラーレン分子の単体またはこれ
らの２種以上の混合物が好ましく用いられる。
【００２２】本発明において、プロトン解離性の基は、
−ＸＨによって表わすことができる。ここに、Ｘは、２
価の結合手を有する任意の原子または原子団であり、Ｈ
は水素原子である。
−ＸＨによって表わすことができる。ここに、Ｘは、２
価の結合手を有する任意の原子または原子団であり、Ｈ
は水素原子である。
【００２３】本発明において、プロトン解離性の基は、
好ましくは、−ＯＨまたは−ＹＯＨによって表わされ
る。ここに、Ｙは、２価の結合手を有する任意の原子ま
たは原子団である。
好ましくは、−ＯＨまたは−ＹＯＨによって表わされ
る。ここに、Ｙは、２価の結合手を有する任意の原子ま
たは原子団である。
【００２４】本発明において、プロトン解離性の基は、
−ＯＨ、−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈおよび
−ＯＰＯ（ＯＨ）２よりなる群から選ばれた基であるこ
とが好ましく、典型的なフラーレン誘導体としては、ポ
リ水酸化フラーレン、硫酸水素エステル化フラレノール
を挙げることができる。
−ＯＨ、−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈおよび
−ＯＰＯ（ＯＨ）２よりなる群から選ばれた基であるこ
とが好ましく、典型的なフラーレン誘導体としては、ポ
リ水酸化フラーレン、硫酸水素エステル化フラレノール
を挙げることができる。
【００２５】本発明において、フラーレン誘導体は、フ
ラーレン分子を構成する炭素原子に、プロトン解離性の
基とともに、電子吸引基、たとえば、ニトロ基、カルボ
ニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アル
キル基、フッ素、塩素などのハロゲン原子などが導入さ
れていることが好ましい。
ラーレン分子を構成する炭素原子に、プロトン解離性の
基とともに、電子吸引基、たとえば、ニトロ基、カルボ
ニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アル
キル基、フッ素、塩素などのハロゲン原子などが導入さ
れていることが好ましい。
【００２６】本発明において、フラーレン分子を構成す
る炭素原子に導入するプロトン解離性の基の数は、フラ
ーレン分子を構成する炭素原子の数の範囲内で、任意に
決定することができるが、５以上であることが好まし
く、フラーレンのπ電子性を残し、有効な電子吸引性を
出すためには、フラーレン分子を構成する炭素原子の数
の１／２以下が好ましい。
る炭素原子に導入するプロトン解離性の基の数は、フラ
ーレン分子を構成する炭素原子の数の範囲内で、任意に
決定することができるが、５以上であることが好まし
く、フラーレンのπ電子性を残し、有効な電子吸引性を
出すためには、フラーレン分子を構成する炭素原子の数
の１／２以下が好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の好ましい実施態
様にかかるプロトン伝導体膜の製造方法を実施するため
のプラズマ放電装置の略正面図である。
様にかかるプロトン伝導体膜の製造方法を実施するため
のプラズマ放電装置の略正面図である。
【００２８】図１に示されるように、本実施態様にかか
るプラズマ放電装置は、真空チャンバ１と、電源２およ
びプラズマ発生器３を備えている。
るプラズマ放電装置は、真空チャンバ１と、電源２およ
びプラズマ発生器３を備えている。
【００２９】図１に示されるように、真空チャンバ１に
は、真空ポンプ４と、プラズマ種である酸素が収容され
た酸素ボンベ５が接続され、真空チャンバ１は、ファラ
ディケージ６内に収容されている。
は、真空ポンプ４と、プラズマ種である酸素が収容され
た酸素ボンベ５が接続され、真空チャンバ１は、ファラ
ディケージ６内に収容されている。
【００３０】真空チャンバ１には、対向する電極７、８
が設けられ、電極８はグラウンドに接続されている。
が設けられ、電極８はグラウンドに接続されている。
【００３１】以上のように構成されたプラズマ放電装置
においては、不織布やメッシュなどの多孔質フイルム
が、電極８上に載置され、真空ポンプ４によって、真空
チャンバ１内が減圧化され、酸素ボンベ５から、酸素が
供給されて、所定の酸素ガス圧力に保持され、プラズマ
発生器３によって、プラズマ放電が生成されて、多孔質
フイルムの表面に、プラズマ放電処理が施される。
においては、不織布やメッシュなどの多孔質フイルム
が、電極８上に載置され、真空ポンプ４によって、真空
チャンバ１内が減圧化され、酸素ボンベ５から、酸素が
供給されて、所定の酸素ガス圧力に保持され、プラズマ
発生器３によって、プラズマ放電が生成されて、多孔質
フイルムの表面に、プラズマ放電処理が施される。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の効果を、より一層明らかにす
るために、実施例および比較例を掲げる。
るために、実施例および比較例を掲げる。
【００３３】実施例 ゲル延伸法によって生成され、体積開口率が３７％で、
２５μｍの厚さのポリエチレンフイルムに、図１に示さ
れるプラズマ放電装置を用いて、プラズマ放電処理を施
した。
２５μｍの厚さのポリエチレンフイルムに、図１に示さ
れるプラズマ放電装置を用いて、プラズマ放電処理を施
した。
【００３４】ここに、プラズマ放電処理に用いたガスは
酸素ガスで、プラズマ発生圧力は、２０Ｐａであり、出
力１００Ｗで、１０分間にわたって、ポリエチレンフイ
ルムに、プラズマ放電処理を施した。
酸素ガスで、プラズマ発生圧力は、２０Ｐａであり、出
力１００Ｗで、１０分間にわたって、ポリエチレンフイ
ルムに、プラズマ放電処理を施した。
【００３５】こうしてプラズマ放電処理が施されたポリ
エチレンフイルムに、硫酸水素エステル化フラレノール
を、重量比で、１：２の混合比で、テトラヒドロフラン
中に混合させた混合液を、マスクとスキージを用いて、
塗布して、ポリエチレンフイルムに含浸させ、テトラヒ
ドロフランを揮発させて、プロトン伝導体膜を形成し
た。
エチレンフイルムに、硫酸水素エステル化フラレノール
を、重量比で、１：２の混合比で、テトラヒドロフラン
中に混合させた混合液を、マスクとスキージを用いて、
塗布して、ポリエチレンフイルムに含浸させ、テトラヒ
ドロフランを揮発させて、プロトン伝導体膜を形成し
た。
【００３６】こうして得られたプロトン伝導体膜を、カ
ーボンの表層に、白金粒子を分散させた電極によって、
両面から挟んで、燃料電池を生成し、発電試験をおこな
い、その出力を測定した。
ーボンの表層に、白金粒子を分散させた電極によって、
両面から挟んで、燃料電池を生成し、発電試験をおこな
い、その出力を測定した。
【００３７】測定結果は、図２に示されている。
【００３８】比較例 ゲル延伸法によって生成され、体積開口率が３７％で、
２５μｍの厚さのポリエチレンフイルムに、プラズマ放
電処理を施すことなく、硫酸水素エステル化フラレノー
ルを、重量比で、１：２の混合比で、テトラヒドロフラ
ン中に混合させた混合液を、マスクとスキージを用い
て、塗布して、ポリエチレンフイルムに含浸させ、テト
ラヒドロフランを揮発させて、プロトン伝導体膜を形成
した。
２５μｍの厚さのポリエチレンフイルムに、プラズマ放
電処理を施すことなく、硫酸水素エステル化フラレノー
ルを、重量比で、１：２の混合比で、テトラヒドロフラ
ン中に混合させた混合液を、マスクとスキージを用い
て、塗布して、ポリエチレンフイルムに含浸させ、テト
ラヒドロフランを揮発させて、プロトン伝導体膜を形成
した。
【００３９】こうして得られたプロトン伝導体膜を、カ
ーボンの表層に、白金粒子を分散させた電極によって、
両面から挟んで、燃料電池を生成し、発電試験をおこな
い、その出力を測定した。
ーボンの表層に、白金粒子を分散させた電極によって、
両面から挟んで、燃料電池を生成し、発電試験をおこな
い、その出力を測定した。
【００４０】測定結果は、図２に示されている。
【００４１】図２から、ポリエチレンフイルムに、プラ
ズマ放電処理を施して、硫酸水素エステル化フラレノー
ルを含浸させたプロトン伝導体膜を用いた実施例にかか
る燃料電池は、ポリエチレンフイルムに、プラズマ放電
処理を施すことなく、硫酸水素エステル化フラレノール
を含浸させたプロトン伝導体膜を用いた比較例にかかる
燃料電池に比して、出力が向上することが判明した。
ズマ放電処理を施して、硫酸水素エステル化フラレノー
ルを含浸させたプロトン伝導体膜を用いた実施例にかか
る燃料電池は、ポリエチレンフイルムに、プラズマ放電
処理を施すことなく、硫酸水素エステル化フラレノール
を含浸させたプロトン伝導体膜を用いた比較例にかかる
燃料電池に比して、出力が向上することが判明した。
【００４２】本発明は、以上の実施態様および実施例に
限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明
の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の
範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明
の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の
範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、プロトン伝導性および
ガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法および
高出力を実現可能な燃料電池の製造方法を提供すること
が可能になる。
ガス遮断性に優れたプロトン伝導体膜の製造方法および
高出力を実現可能な燃料電池の製造方法を提供すること
が可能になる。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるプ
ロトン伝導体膜の製造方法を実施するためのプラズマ放
電装置の略正面図である。
ロトン伝導体膜の製造方法を実施するためのプラズマ放
電装置の略正面図である。
【図２】図２は、実施例および比較例における発電試験
の試験結果を示すグラフである。
の試験結果を示すグラフである。
１ 真空チャンバ ２ 電源 ３ プラズマ発生器 ４ 真空ポンプ ５ 酸素ボンベ ６ ファラディケージ ７、８ 電極
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｂ 13/00 Ｈ０１Ｂ 13/00 Ｚ Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 // Ｃ０８Ｌ 23:00 Ｃ０８Ｌ 23:00
Claims (32)
- 【請求項１】 ポリオレフィン系樹脂によって形成され
た多孔質フイルムに、表面処理を施し、固体電解質の溶
液あるいはスラリーを含浸させることを特徴とするプロ
トン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項２】 ポリオレフィン系樹脂によって形成され
た多孔質フイルムに、プラズマ放電処理を施し、固体電
解質の溶液あるいはスラリーを含浸させることを特徴と
する請求項１に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項３】 ポリオレフィン系樹脂によって形成され
た多孔質フイルムに、コロナ放電処理を施し、固体電解
質の溶液あるいはスラリーを含浸させることを特徴とす
る請求項１に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項４】 プラズマ種が、酸素、窒素、アルゴン、
ヘリウムおよびネオンよりなる群から選ばれるガスより
なることを特徴とする請求項２に記載のプロトン伝導体
膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記多孔質フイルムが不織布によって形
成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１項に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記多孔質フイルムがメッシュによって
形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１項に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項７】 前記多孔質フイルムが、３０％ないし９
０％の体積開口率を有していることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれか１項に記載のプロトン伝導体膜の
製造方法。 - 【請求項８】 前記多孔質フイルムが、３μｍないし５
０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１な
いし７のいずれか１項に記載のプロトン伝導体膜の製造
方法。 - 【請求項９】 固体電解質が、フラーレン誘導体によっ
て構成されたことを特徴とする請求項１ないし８のいず
れか１項に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項１０】 前記フラーレン誘導体が、フラーレン
分子を構成する炭素原子にプロトン解離性の基を導入し
てなることを特徴とする請求項９に記載のプロトン伝導
体膜の製造方法。 - 【請求項１１】 前記プロトン解離性の基が、−ＸＨ
（Ｘは、２価の結合手を有する任意の原子または原子団
であり、Ｈは水素原子である。）であることを特徴とす
る請求項１０に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項１２】 前記プロトン解離性の基が、−ＯＨま
たは−ＹＯＨ（Ｙは、２価の結合手を有する任意の原子
または原子団である。）であることを特徴とする請求項
１１に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項１３】 前記プロトン解離性の基が、−ＯＨ、
−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈおよび−ＯＰＯ
（ＯＨ）２よりなる群から選ばれた基であることを特徴
とする請求項１２に記載のプロトン伝導体膜の製造方
法。 - 【請求項１４】 フラーレン誘導体が、フラーレン分子
を構成する炭素原子に、プロトン解離性の基とともに、
電子吸引基が導入されてなることを特徴とする請求項１
０ないし１３のいずれか１項に記載のプロトン伝導体膜
の製造方法。 - 【請求項１５】 前記電子吸引基が、ニトロ基、カルボ
ニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アル
キル基、フッ素およびハロゲン原子よりなる群から選ば
れた１または２以上の官能基または原子を含むことを特
徴とする請求項１４に記載のプロトン伝導体膜の製造方
法。 - 【請求項１６】 前記フラーレン分子が、その炭素数
が、３６、６０、７０、７６、７８、８０、８２および
８４よりなる群から選ばれた球状炭素クラスター分子よ
りなることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれ
か１項に記載のプロトン伝導体膜の製造方法。 - 【請求項１７】 ポリオレフィン系樹脂によって形成さ
れた多孔質フイルムに、表面処理を施し、固体電解質の
溶液あるいはスラリーを含浸させて、形成したプロトン
伝導体膜を、水素電極および酸素電極によって挟持させ
ることを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 【請求項１８】 ポリオレフィン系樹脂によって形成さ
れた多孔質フイルムに、プラズマ放電処理を施し、固体
電解質の溶液あるいはスラリーを含浸させることを特徴
とする請求項１７に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項１９】 ポリオレフィン系樹脂によって形成さ
れた多孔質フイルムに、コロナ放電処理を施し、固体電
解質の溶液あるいはスラリーを含浸させることを特徴と
する請求項１７に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２０】 プラズマ種が、酸素、窒素、アルゴ
ン、ヘリウムおよびネオンよりなる群から選ばれるガス
よりなることを特徴とする請求項１８に記載の燃料電池
の製造方法。 - 【請求項２１】 前記多孔質フイルムが不織布によって
形成されたことを特徴とする請求項１７ないし２０のい
ずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２２】 前記多孔質フイルムがメッシュによっ
て形成されたことを特徴とする請求項１７ないし２０の
いずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２３】 前記多孔質フイルムが、３０％ないし
９０％の体積開口率を有していることを特徴とする請求
項１７ないし２２のいずれか１項に記載の燃料電池の製
造方法。 - 【請求項２４】 前記多孔質フイルムが、３μｍないし
５０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１
７ないし２３のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方
法。 - 【請求項２５】 前記固体電解質が、フラーレン誘導体
によって構成されたことを特徴とする請求項１７ないし
２４のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２６】 前記フラーレン誘導体が、フラーレン
分子を構成する炭素原子にプロトン解離性の基を導入し
てなることを特徴とする請求項２５に記載の燃料電池の
製造方法。 - 【請求項２７】 前記プロトン解離性の基が、−ＸＨ
（Ｘは、２価の結合手を有する任意の原子または原子団
であり、Ｈは水素原子である。）であることを特徴とす
る請求項２６に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２８】 前記プロトン解離性の基が、−ＯＨま
たは−ＹＯＨ（Ｙは、２価の結合手を有する任意の原子
または原子団である。）であることを特徴とする請求項
２７に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項２９】 前記プロトン解離性の基が、−ＯＨ、
−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈおよび−ＯＰＯ
（ＯＨ）２よりなる群から選ばれた基であることを特徴
とする請求項２８に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項３０】 フラーレン誘導体が、フラーレン分子
を構成する炭素原子に、プロトン解離性の基とともに、
電子吸引基が導入されてなることを特徴とする請求項２
６ないし２９のいずれか１項に記載の燃料電池の製造方
法。 - 【請求項３１】 前記電子吸引基が、ニトロ基、カルボ
ニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アル
キル基、フッ素およびハロゲン原子よりなる群から選ば
れた１または２以上の官能基または原子を含むことを特
徴とする請求項３０に記載の燃料電池の製造方法。 - 【請求項３２】 前記フラーレン分子が、その炭素数
が、３６、６０、７０、７６、７８、８０、８２および
８４よりなる群から選ばれた球状炭素クラスター分子よ
りなることを特徴とする請求項２６ないし３１のいずれ
か１項に記載の燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010998A JP2002216795A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | プロトン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法 |
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| JP2001010998A JP2002216795A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | プロトン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002216795A true JP2002216795A (ja) | 2002-08-02 |
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|---|---|---|---|
| JP2001010998A Pending JP2002216795A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | プロトン伝導体膜の製造方法および燃料電池の製造方法 |
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| JP (1) | JP2002216795A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004088678A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 高分子電解質膜の連続的製造方法およびその製造装置 |
| JP2006059551A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 補強材を有する高分子固体電解質膜 |
| CN100380534C (zh) * | 2003-03-28 | 2008-04-09 | 住友化学株式会社 | 高分子电解质膜的连续制造方法及其制造装置 |
-
2001
- 2001-01-19 JP JP2001010998A patent/JP2002216795A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004088678A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 高分子電解質膜の連続的製造方法およびその製造装置 |
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| JP2006059551A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 補強材を有する高分子固体電解質膜 |
| JP4632717B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2011-02-16 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | フッ素系高分子固体高分子電解質膜、フッ素系高分子固体高分子電解質膜積層体、膜／電極接合体及び固体高分子型燃料電池 |
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