JP2002231268A - 固体高分子型燃料電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池Info
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- JP2002231268A JP2002231268A JP2001018979A JP2001018979A JP2002231268A JP 2002231268 A JP2002231268 A JP 2002231268A JP 2001018979 A JP2001018979 A JP 2001018979A JP 2001018979 A JP2001018979 A JP 2001018979A JP 2002231268 A JP2002231268 A JP 2002231268A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の電解質材料と同等のイオン伝導性及び
耐久性を有する合成の容易な固体高分子型燃料電池用電
解質材料と、それを用いて構成された固体高分子型燃料
電池を提供する。 【解決手段】 本発明の固体高分子型燃料電池用電解質
材料は、ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2ＯＣＦ2ＣＦ2ＳＯ3Ｈに基づ
く繰り返し単位と、テトラフルオロエチレンに基づく繰
り返し単位とを含む共重合体であり、かつ、イオン交換
容量が０．９〜１．５［ミリ当量／グラム乾燥樹脂］で
あることを特徴とする。
耐久性を有する合成の容易な固体高分子型燃料電池用電
解質材料と、それを用いて構成された固体高分子型燃料
電池を提供する。 【解決手段】 本発明の固体高分子型燃料電池用電解質
材料は、ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2ＯＣＦ2ＣＦ2ＳＯ3Ｈに基づ
く繰り返し単位と、テトラフルオロエチレンに基づく繰
り返し単位とを含む共重合体であり、かつ、イオン交換
容量が０．９〜１．５［ミリ当量／グラム乾燥樹脂］で
あることを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池に関する。
電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より固体高分子型燃料電池を構成す
る電極の触媒層に含有されるプロトン伝導性ポリマー及
び／又は高分子電解質膜として使用される電解質材料に
は、テトラフルオロエチレンと下記式（Ａ）で表される
パーフルオロビニルエーテルとの共重合体を加水分解
し、次いで酸型化処理することにより、−ＳＯ2Ｆ基を
−ＳＯ3Ｈ基に変換したポリマーが用いられている。た
だし、下記式（Ａ）中、Ｙはフッ素原子又はトリフルオ
ロメチル基、ｍは０〜３の整数、ｎは１〜１２の整数、
ｐは０又は１をそれぞれ示し、かつ（ｍ＋ｐ）＞０であ
る。
る電極の触媒層に含有されるプロトン伝導性ポリマー及
び／又は高分子電解質膜として使用される電解質材料に
は、テトラフルオロエチレンと下記式（Ａ）で表される
パーフルオロビニルエーテルとの共重合体を加水分解
し、次いで酸型化処理することにより、−ＳＯ2Ｆ基を
−ＳＯ3Ｈ基に変換したポリマーが用いられている。た
だし、下記式（Ａ）中、Ｙはフッ素原子又はトリフルオ
ロメチル基、ｍは０〜３の整数、ｎは１〜１２の整数、
ｐは０又は１をそれぞれ示し、かつ（ｍ＋ｐ）＞０であ
る。
【化２】
【０００３】上記のポリマーの中でも、特に、テトラフ
ルオロエチレンと下記式（Ｂ）〜（Ｄ）で表されるモノ
マーの共重合により得られるポリマーを酸型化したもの
が好ましく用いられている。ただし、下記式（Ｂ）〜
（Ｄ）中、ｑは１〜８の整数、ｒは１〜８の整数、ｓは
２又は３をそれぞれ示す。
ルオロエチレンと下記式（Ｂ）〜（Ｄ）で表されるモノ
マーの共重合により得られるポリマーを酸型化したもの
が好ましく用いられている。ただし、下記式（Ｂ）〜
（Ｄ）中、ｑは１〜８の整数、ｒは１〜８の整数、ｓは
２又は３をそれぞれ示す。
【化３】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の共重合体は、高い電池出力を達成し得るイオン伝導
性、長期にわたる作動を可能とする耐久性等の特性には
優れていたが、製造コストが高く安価に製造できないと
いう問題があった。
来の共重合体は、高い電池出力を達成し得るイオン伝導
性、長期にわたる作動を可能とする耐久性等の特性には
優れていたが、製造コストが高く安価に製造できないと
いう問題があった。
【０００５】上記従来の共重合体の製造コストが高くな
ることの大きな要因としては、高コストのヘキサフルオ
ロプロピレンオキシドを中間体として用いて合成された
−ＳＯ2Ｆ基を含有するビニルエーテルモノマーをテト
ラフルオロエチレンと共重合させることにより製造して
いることが挙げられる。
ることの大きな要因としては、高コストのヘキサフルオ
ロプロピレンオキシドを中間体として用いて合成された
−ＳＯ2Ｆ基を含有するビニルエーテルモノマーをテト
ラフルオロエチレンと共重合させることにより製造して
いることが挙げられる。
【０００６】これに対して米国特許４,２７３,７２９号
公報には、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを用いず
に合成した下記式（２）で表されるモノマーとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体が開示されている。
公報には、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを用いず
に合成した下記式（２）で表されるモノマーとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体が開示されている。
【化４】
【０００７】しかしながら、上記の共重合体の−ＳＯ2
Ｆ基を酸型化して−ＳＯ3Ｈ基とした後、電極や高分子
電解質膜の構成材料として使用した固体高分子型燃料電
池は十分な電池出力を得ることができなかった。
Ｆ基を酸型化して−ＳＯ3Ｈ基とした後、電極や高分子
電解質膜の構成材料として使用した固体高分子型燃料電
池は十分な電池出力を得ることができなかった。
【０００８】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、上述の従来の電解質材料と同
等のイオン伝導性及び耐久性を有する合成の容易な固体
高分子型燃料電池用電解質材料と、それを用いて構成さ
れた固体高分子型燃料電池を提供することを目的とす
る。
みてなされたものであり、上述の従来の電解質材料と同
等のイオン伝導性及び耐久性を有する合成の容易な固体
高分子型燃料電池用電解質材料と、それを用いて構成さ
れた固体高分子型燃料電池を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、米国特許４,２７
３,７２９号公報に記載の共重合体は、酸型化した後の
イオン交換容量が０．８５［ミリ当量／グラム乾燥樹
脂］以下であり、十分なイオン伝導性を有していないこ
とが、高い電池出力を得ることができない要因となって
いることを見出した。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、米国特許４,２７
３,７２９号公報に記載の共重合体は、酸型化した後の
イオン交換容量が０．８５［ミリ当量／グラム乾燥樹
脂］以下であり、十分なイオン伝導性を有していないこ
とが、高い電池出力を得ることができない要因となって
いることを見出した。
【００１０】そして、本発明者らは、ヘキサフルオロプ
ロピレンオキシドを原料として用いずに合成した安価な
式（１）で表されるモノマーに基づく繰り返し単位とテ
トラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位とを含む共
重合体であっても、そのイオン交換容量を所定の範囲に
調節して合成したものは十分なイオン伝導性と耐久性と
を兼ね備えていることを見出し、本発明に到達した。
ロピレンオキシドを原料として用いずに合成した安価な
式（１）で表されるモノマーに基づく繰り返し単位とテ
トラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位とを含む共
重合体であっても、そのイオン交換容量を所定の範囲に
調節して合成したものは十分なイオン伝導性と耐久性と
を兼ね備えていることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】すなわち、本発明は、下記式（１）で表さ
れるモノマーに基づく繰り返し単位と、テトラフルオロ
エチレンに基づく繰り返し単位とを含む共重合体であ
り、かつ、イオン交換容量が０．９〜１．５［ミリ当量
／グラム乾燥樹脂］であることを特徴とする固体高分子
型燃料電池用電解質材料、及び、当該固体高分子型燃料
電池用電解質材料からなり、かつ、その膜厚が５〜７０
μｍであることを特徴とする高分子電解質膜がアノード
とカソードとの間に配置された構成を有する固体高分子
型燃料電池を提供する。
れるモノマーに基づく繰り返し単位と、テトラフルオロ
エチレンに基づく繰り返し単位とを含む共重合体であ
り、かつ、イオン交換容量が０．９〜１．５［ミリ当量
／グラム乾燥樹脂］であることを特徴とする固体高分子
型燃料電池用電解質材料、及び、当該固体高分子型燃料
電池用電解質材料からなり、かつ、その膜厚が５〜７０
μｍであることを特徴とする高分子電解質膜がアノード
とカソードとの間に配置された構成を有する固体高分子
型燃料電池を提供する。
【化５】
【００１２】本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料は、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを原料として
使用せずに合成することができるので、上述の従来の電
解質材料に比較して、製造コストを大幅に削減すること
が可能である。また、本発明の固体高分子型燃料電池用
電解質材料は、そのイオン交換容量（以下、ＡRとい
う）が０．９〜１．５［ミリ当量／グラム乾燥樹脂］
（以下、ｍｅｑ．／ｇとする）であるので、従来の電解
質材料と同等の優れたイオン伝導性及び耐久性を有して
いる。
料は、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを原料として
使用せずに合成することができるので、上述の従来の電
解質材料に比較して、製造コストを大幅に削減すること
が可能である。また、本発明の固体高分子型燃料電池用
電解質材料は、そのイオン交換容量（以下、ＡRとい
う）が０．９〜１．５［ミリ当量／グラム乾燥樹脂］
（以下、ｍｅｑ．／ｇとする）であるので、従来の電解
質材料と同等の優れたイオン伝導性及び耐久性を有して
いる。
【００１３】ここで、ＡRが０．９未満であると、イオ
ン伝導性が不十分となるおそれがある。一方、ＡRが
１．５を超えると、合成することが困難となる。また、
上記と同様の観点から、本発明の固体高分子型燃料電池
用電解質材料のＡRは、１．０〜１．３ｍｅｑ．／ｇで
あることが好ましい。
ン伝導性が不十分となるおそれがある。一方、ＡRが
１．５を超えると、合成することが困難となる。また、
上記と同様の観点から、本発明の固体高分子型燃料電池
用電解質材料のＡRは、１．０〜１．３ｍｅｑ．／ｇで
あることが好ましい。
【００１４】また、本発明の固体高分子型燃料電池は、
上記の固体高分子型燃料電池用電解質材料からなる高分
子電解質膜を少なくとも備えているので、上述の従来の
固体高分子型燃料電池と同等の出力特性及び電池寿命を
有しており、然も、モノマー製造工程を短縮することが
できる。すなわち、例えば、従来用いられている式
（Ｄ）で示した化合物は、ＦＳＯ2ＣＦ2ＣＯＦから、ヘ
キサフルオロプロピレンオキシド付加、熱分解の２段の
工程を経て合成されるが、式（２）で示したモノマーは
後述のスキームＡに示すようにＦＳＯ2ＣＦ2ＣＯＦから
一段の反応で合成できる。なお、本発明の固体高分子型
燃料電池は、アノード及び／又はカソードの触媒層にも
上記の本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材料を含
有させてもよい。
上記の固体高分子型燃料電池用電解質材料からなる高分
子電解質膜を少なくとも備えているので、上述の従来の
固体高分子型燃料電池と同等の出力特性及び電池寿命を
有しており、然も、モノマー製造工程を短縮することが
できる。すなわち、例えば、従来用いられている式
（Ｄ）で示した化合物は、ＦＳＯ2ＣＦ2ＣＯＦから、ヘ
キサフルオロプロピレンオキシド付加、熱分解の２段の
工程を経て合成されるが、式（２）で示したモノマーは
後述のスキームＡに示すようにＦＳＯ2ＣＦ2ＣＯＦから
一段の反応で合成できる。なお、本発明の固体高分子型
燃料電池は、アノード及び／又はカソードの触媒層にも
上記の本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材料を含
有させてもよい。
【００１５】ここで、本発明の固体高分子型燃料電池に
使用される高分子電解質膜の膜厚が５μｍ未満である
と、膜の強度が不十分となる。一方、膜厚が７０μｍを
超えると、電解質抵抗が大きくなり十分な電池出力が得
られなくなる。また、上記と同様の観点から、本発明の
固体高分子型燃料電池に使用される高分子電解質膜の膜
厚は１０〜５０μｍであることが好ましい。
使用される高分子電解質膜の膜厚が５μｍ未満である
と、膜の強度が不十分となる。一方、膜厚が７０μｍを
超えると、電解質抵抗が大きくなり十分な電池出力が得
られなくなる。また、上記と同様の観点から、本発明の
固体高分子型燃料電池に使用される高分子電解質膜の膜
厚は１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体高分子型燃料
電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池について更
に詳細に説明する。
電池用電解質材料及び固体高分子型燃料電池について更
に詳細に説明する。
【００１７】本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料は、先に述べた式（２）で表されるモノマーとテトラ
フルオロエチレンとを共重合させ、得られる共重合体を
加水分解し、酸と接触させることにより得ることができ
る。
料は、先に述べた式（２）で表されるモノマーとテトラ
フルオロエチレンとを共重合させ、得られる共重合体を
加水分解し、酸と接触させることにより得ることができ
る。
【００１８】また、本発明の固体高分子型燃料電池は、
アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に
配置された高分子電解質膜とを有している。そして、本
発明の固体高分子型燃料電池は、本発明の固体高分子型
燃料電池用電解質材料からなり、かつ、膜厚が５〜７０
μｍである高分子電解質膜を備えていること以外の構成
は特に限定されない。例えば、従来公知の固体高分子型
燃料電池と同様の構成を有してしてもい。なお、前述の
ようにアノード及び／又はカソードの触媒層にも従来の
パーフルオロスルホン酸ポリマーのかわりに本発明の固
体高分子型燃料電池用電解質材料を含有させてもよい。
また、本発明の固体高分子型燃料電池の製造方法も特に
限定されず、本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料からなる高分子電解質膜を製造する方法、電極と高分
子電解質膜とから燃料電池を作製する方法についても特
に限定されず、従来公知の方法を採用することができ
る。
アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に
配置された高分子電解質膜とを有している。そして、本
発明の固体高分子型燃料電池は、本発明の固体高分子型
燃料電池用電解質材料からなり、かつ、膜厚が５〜７０
μｍである高分子電解質膜を備えていること以外の構成
は特に限定されない。例えば、従来公知の固体高分子型
燃料電池と同様の構成を有してしてもい。なお、前述の
ようにアノード及び／又はカソードの触媒層にも従来の
パーフルオロスルホン酸ポリマーのかわりに本発明の固
体高分子型燃料電池用電解質材料を含有させてもよい。
また、本発明の固体高分子型燃料電池の製造方法も特に
限定されず、本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料からなる高分子電解質膜を製造する方法、電極と高分
子電解質膜とから燃料電池を作製する方法についても特
に限定されず、従来公知の方法を採用することができ
る。
【００１９】本発明において用いられる式（２）で表さ
れるモノマーは、例えば、米国特許4,273,729号等によ
り下記スキームＡに示す公知の合成反応により製造する
ことができる。
れるモノマーは、例えば、米国特許4,273,729号等によ
り下記スキームＡに示す公知の合成反応により製造する
ことができる。
【化６】
【００２０】また、式（２）で表されるモノマーとテト
ラフルオロエチレンとの重合反応は、ラジカルが生起す
る条件のもとで、例えば、バルク重合法、溶液重合法、
又は懸濁重合法により行われる。また、ラジカルを生起
させる方法としては、紫外線、γ線、電子線等の放射線
を照射する方法、ラジカル重合反応に一般的に用いられ
ているラジカル開始剤を添加する方法等が挙げられる。
ラフルオロエチレンとの重合反応は、ラジカルが生起す
る条件のもとで、例えば、バルク重合法、溶液重合法、
又は懸濁重合法により行われる。また、ラジカルを生起
させる方法としては、紫外線、γ線、電子線等の放射線
を照射する方法、ラジカル重合反応に一般的に用いられ
ているラジカル開始剤を添加する方法等が挙げられる。
【００２１】更に、本発明において、上記のモノマーの
重合反応の反応温度は、５０〜３５０℃であることが好
ましい。重合反応の反応温度が５０℃未満であると、反
応容器内等の反応系内の圧力が不十分となり、圧力で重
合反応の進行を制御することが困難となる傾向がある。
その結果、ＡRが０．９ｍｅｑ．／ｇ以上の共重合体を
再現性よく得ることが困難となる。また、この場合に
は、式（２）で表されるモノマーの重合反応性が小さす
ぎて、分子量、収率が小さくなる傾向がある。一方、重
合反応の反応温度が３５０℃を超えると、生成する共重
合体の耐熱性が不十分である。
重合反応の反応温度は、５０〜３５０℃であることが好
ましい。重合反応の反応温度が５０℃未満であると、反
応容器内等の反応系内の圧力が不十分となり、圧力で重
合反応の進行を制御することが困難となる傾向がある。
その結果、ＡRが０．９ｍｅｑ．／ｇ以上の共重合体を
再現性よく得ることが困難となる。また、この場合に
は、式（２）で表されるモノマーの重合反応性が小さす
ぎて、分子量、収率が小さくなる傾向がある。一方、重
合反応の反応温度が３５０℃を超えると、生成する共重
合体の耐熱性が不十分である。
【００２２】また、本発明において、ラジカル開始剤を
用いて上記モノマーの重合反応を行なう場合、ラジカル
開始剤としては、例えばビス（フルオロアシル）パーオ
キシド類、ビス（クロロフルオロアシル）パーオキシド
類、ジアルキルパーオキシジカーボネート類、ジアシル
パーオキシド類、パーオキシエステル類、アゾ化合物
類、過硫酸塩類、３級炭素−３級単炭素、３級炭素−４
級炭素又は４級炭素−４級炭素結合を有するパーフルオ
ロカーボン類、Ｎ−Ｆ結合を含有するパーフルオロカー
ボン化合物類等が挙げられる。なお、生成する共重合体
の分子量を高める観点から、上記のラジカル開始剤の中
でも含フッ素開始剤を用いることが好ましく、パーフル
オロカーボン化合物系の開始剤を使用することがより好
ましい。
用いて上記モノマーの重合反応を行なう場合、ラジカル
開始剤としては、例えばビス（フルオロアシル）パーオ
キシド類、ビス（クロロフルオロアシル）パーオキシド
類、ジアルキルパーオキシジカーボネート類、ジアシル
パーオキシド類、パーオキシエステル類、アゾ化合物
類、過硫酸塩類、３級炭素−３級単炭素、３級炭素−４
級炭素又は４級炭素−４級炭素結合を有するパーフルオ
ロカーボン類、Ｎ−Ｆ結合を含有するパーフルオロカー
ボン化合物類等が挙げられる。なお、生成する共重合体
の分子量を高める観点から、上記のラジカル開始剤の中
でも含フッ素開始剤を用いることが好ましく、パーフル
オロカーボン化合物系の開始剤を使用することがより好
ましい。
【００２３】更に、本発明において、上記モノマーの重
合反応を溶液重合法により行なう場合、使用する溶媒の
沸点は、取り扱い性の観点から、通常は２０〜３５０
℃、好ましくは４０〜１５０℃である。また、使用可能
な溶媒は、特に限定されないが、例えば、以下のものが
挙げられる。すなわち、１）パーフルオロトリブチルア
ミン、パーフルオロトリプロピルアミン等のポリフルオ
ロトリアルキルアミン化合物、２）パーフルオロヘキサ
ン、パーフルオロオクタン、パーフルオロデカン、パー
フルオロドデカン、パーフルオロ（２，７−ジメチルオ
クタン）、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロペンタン、１Ｈ−
パーフルオロヘキサン、１Ｈ−パーフルオロオクタン、
１Ｈ−パーフルオロデカン、１Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ
ブタン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ
ヘキサン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロオクタン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフル
オロデカン、３Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ（２−メチルペ
ンタン）、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロ（２−メチルペン
タン）等のフルオロアルカン、３）３，３−ジクロロ−
１，１，１，２，２−ペンタフルオロプロパン、１，３
−ジクロロ−１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロ
パン、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン等のクロ
ロフルオロアルカン、４）パーフルオロデカリン、パー
フルオロシクロヘキサン、パーフルオロ（１，２−ジメ
チルシクロヘキサン）、パーフルオロ（１，３−ジメチ
ルシクロヘキサン）、パーフルオロ（１，３，５−トリ
メチルシクロヘキサン）、パーフルオロジメチルシクロ
ブタン（構造異性を問わない）等のポリフルオロシクロ
アルカン、５）パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロ
フラン）等のポリフルオロ環状エーテル化合物、６）ｎ
−Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ2ＣＦ3、ｎ−Ｃ3Ｆ
7ＯＣＨＦＣＦ3、ｎ−Ｃ3Ｆ7ＯＣ2Ｈ5、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ
Ｈ3、ｉｓｏ−Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5、ｉ
ｓｏ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ2ＣＦ3、ｎ−
Ｃ5Ｆ11ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ6Ｆ13ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ5Ｆ11Ｏ
Ｃ2Ｈ5、ＣＦ3ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2ＯＣＨ3、ＣＦ3Ｏ
ＣＨＦＣＨ2ＯＣＨ3、ＣＦ3ＯＣＨＦＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、ｎ
−Ｃ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）ＯＣＨＦＣＦ3等のヒド
ロフルオロエーテル類、７）フッ素含有低分子量ポリエ
ーテル等が挙げられる。なお、上記の溶媒は、単独で用
いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
合反応を溶液重合法により行なう場合、使用する溶媒の
沸点は、取り扱い性の観点から、通常は２０〜３５０
℃、好ましくは４０〜１５０℃である。また、使用可能
な溶媒は、特に限定されないが、例えば、以下のものが
挙げられる。すなわち、１）パーフルオロトリブチルア
ミン、パーフルオロトリプロピルアミン等のポリフルオ
ロトリアルキルアミン化合物、２）パーフルオロヘキサ
ン、パーフルオロオクタン、パーフルオロデカン、パー
フルオロドデカン、パーフルオロ（２，７−ジメチルオ
クタン）、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロペンタン、１Ｈ−
パーフルオロヘキサン、１Ｈ−パーフルオロオクタン、
１Ｈ−パーフルオロデカン、１Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ
ブタン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ
ヘキサン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロオクタン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフル
オロデカン、３Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ（２−メチルペ
ンタン）、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロ（２−メチルペン
タン）等のフルオロアルカン、３）３，３−ジクロロ−
１，１，１，２，２−ペンタフルオロプロパン、１，３
−ジクロロ−１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロ
パン、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン等のクロ
ロフルオロアルカン、４）パーフルオロデカリン、パー
フルオロシクロヘキサン、パーフルオロ（１，２−ジメ
チルシクロヘキサン）、パーフルオロ（１，３−ジメチ
ルシクロヘキサン）、パーフルオロ（１，３，５−トリ
メチルシクロヘキサン）、パーフルオロジメチルシクロ
ブタン（構造異性を問わない）等のポリフルオロシクロ
アルカン、５）パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロ
フラン）等のポリフルオロ環状エーテル化合物、６）ｎ
−Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ2ＣＦ3、ｎ−Ｃ3Ｆ
7ＯＣＨＦＣＦ3、ｎ−Ｃ3Ｆ7ＯＣ2Ｈ5、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ
Ｈ3、ｉｓｏ−Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5、ｉ
ｓｏ−Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5、ｎ−Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ2ＣＦ3、ｎ−
Ｃ5Ｆ11ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ6Ｆ13ＯＣＨ3、ｎ−Ｃ5Ｆ11Ｏ
Ｃ2Ｈ5、ＣＦ3ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2ＯＣＨ3、ＣＦ3Ｏ
ＣＨＦＣＨ2ＯＣＨ3、ＣＦ3ＯＣＨＦＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、ｎ
−Ｃ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）ＯＣＨＦＣＦ3等のヒド
ロフルオロエーテル類、７）フッ素含有低分子量ポリエ
ーテル等が挙げられる。なお、上記の溶媒は、単独で用
いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
【００２４】また、上記の溶媒の他に１，１，２−トリ
クロロ−１，２，２−トリフルオロエタン、１，１，１
−トリクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン、１，
１，１，３−テトラクロロ−２，２，３，３−テトラフ
ルオロプロパン、１，１，３，４−テトラクロロ−１，
２，２，３，４，４−ヘキサフルオロブタン等のクロロ
フルオロカーボン類も技術的には使用できるが、地球環
境保護の観点から好ましくない。更に、本発明において
は、液体又は超臨界の二酸化炭素を用いて重合反応を行
なうこともできる。
クロロ−１，２，２−トリフルオロエタン、１，１，１
−トリクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン、１，
１，１，３−テトラクロロ−２，２，３，３−テトラフ
ルオロプロパン、１，１，３，４−テトラクロロ−１，
２，２，３，４，４−ヘキサフルオロブタン等のクロロ
フルオロカーボン類も技術的には使用できるが、地球環
境保護の観点から好ましくない。更に、本発明において
は、液体又は超臨界の二酸化炭素を用いて重合反応を行
なうこともできる。
【００２５】なお、式（２）で表されるモノマーとテト
ラフルオロエチレンとの共重合体は、少量成分として他
の含フッ素モノマーに基づく繰り返し単位を含んでいて
もよい。このような少量成分となる他のパーフルオロモ
ノマーとしては、例えば、フッ化ビニリデン、トリフル
オロエチレン、フッ化ビニル、エチレン、クロロトリフ
ルオロエチレン、パーフルオロ（３−ブテニルビニルエ
ーテル）、パーフルオロ（アリルエーテル）、パーフル
オロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、パ
ーフルオロ（１，３−ジオキソール）、２，２，４−ト
リフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオ
キソール、パーフルオロ（２-メチレン-4-メチル−１，
３−ジオキソラン）、１，１’−［（ジフルオロメチレ
ン）ビス（オキシ）］ビス［１，２，２−トリフルオロ
エチレン］、ヘキサフルオロプロピレン、下記式（３）
で表されるパーフルオロビニルエーテル化合物等が挙げ
られる。なお、下記式（３）中、Ｒfは炭素数１〜８の
パーフルオロアルキル基であって、枝分かれ構造であっ
てもよく、エーテル性酸素原子を含有してもよい。 ＣＦ2＝ＣＦＯＲf …（３）
ラフルオロエチレンとの共重合体は、少量成分として他
の含フッ素モノマーに基づく繰り返し単位を含んでいて
もよい。このような少量成分となる他のパーフルオロモ
ノマーとしては、例えば、フッ化ビニリデン、トリフル
オロエチレン、フッ化ビニル、エチレン、クロロトリフ
ルオロエチレン、パーフルオロ（３−ブテニルビニルエ
ーテル）、パーフルオロ（アリルエーテル）、パーフル
オロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、パ
ーフルオロ（１，３−ジオキソール）、２，２，４−ト
リフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオ
キソール、パーフルオロ（２-メチレン-4-メチル−１，
３−ジオキソラン）、１，１’−［（ジフルオロメチレ
ン）ビス（オキシ）］ビス［１，２，２−トリフルオロ
エチレン］、ヘキサフルオロプロピレン、下記式（３）
で表されるパーフルオロビニルエーテル化合物等が挙げ
られる。なお、下記式（３）中、Ｒfは炭素数１〜８の
パーフルオロアルキル基であって、枝分かれ構造であっ
てもよく、エーテル性酸素原子を含有してもよい。 ＣＦ2＝ＣＦＯＲf …（３）
【００２６】かくして得られる共重合体の中でも特にパ
ーフルオロ構造を有するポリマーが燃料電池の耐久性の
観点から好ましい。
ーフルオロ構造を有するポリマーが燃料電池の耐久性の
観点から好ましい。
【００２７】上記に挙げたフッ化ビニリデンと、式
（２）で表されるモノマーとの共重合反応では、ＡRの
高い共重合体が容易に得られることが知られている。そ
して該共重合体をフッ素ガスを用いてフッ素化すること
によっても、本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料となる共重合体を合成することができる。なお、この
場合のフッ素化反応は、不活性ガスで希釈されたフッ素
ガスを用い、含フッ素溶媒中において行なうことが好ま
しい。得られるポリマーはパーフルオロポリマーである
ことが好ましい。
（２）で表されるモノマーとの共重合反応では、ＡRの
高い共重合体が容易に得られることが知られている。そ
して該共重合体をフッ素ガスを用いてフッ素化すること
によっても、本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料となる共重合体を合成することができる。なお、この
場合のフッ素化反応は、不活性ガスで希釈されたフッ素
ガスを用い、含フッ素溶媒中において行なうことが好ま
しい。得られるポリマーはパーフルオロポリマーである
ことが好ましい。
【００２８】前述のようにして合成した共重合体は粉体
の状態、或いは、溶融押し出しや加熱プレス等によりフ
ィルム化した後、加水分解処理され、次いで酸型化処理
される。加水分解処理においては、例えば、ＮａＯＨや
ＫＯＨ等の塩基の水溶液或いはメタノールやエタノール
等のアルコール類やジメチルスルホキシド等の極性溶媒
と水との混合液中において、合成した共重合体中の−Ｓ
Ｏ2Ｆ基が加水分解され、−ＳＯ3Ｎａ基や−ＳＯ3Ｋ基
等に変換される。また、次いで行われる酸型化処理にお
いては、塩酸、硝酸、硫酸等の酸の水溶液中において共
重合体中の−ＳＯ3Ｎａ基や−ＳＯ3Ｋ基等の金属イオン
がプロトンに置換されて酸型化され、スルホン酸基（−
ＳＯ3Ｈ基）に変換される。また、加水分解処理及び酸
型化処理は通常０℃〜１２０℃の温度で行われる。
の状態、或いは、溶融押し出しや加熱プレス等によりフ
ィルム化した後、加水分解処理され、次いで酸型化処理
される。加水分解処理においては、例えば、ＮａＯＨや
ＫＯＨ等の塩基の水溶液或いはメタノールやエタノール
等のアルコール類やジメチルスルホキシド等の極性溶媒
と水との混合液中において、合成した共重合体中の−Ｓ
Ｏ2Ｆ基が加水分解され、−ＳＯ3Ｎａ基や−ＳＯ3Ｋ基
等に変換される。また、次いで行われる酸型化処理にお
いては、塩酸、硝酸、硫酸等の酸の水溶液中において共
重合体中の−ＳＯ3Ｎａ基や−ＳＯ3Ｋ基等の金属イオン
がプロトンに置換されて酸型化され、スルホン酸基（−
ＳＯ3Ｈ基）に変換される。また、加水分解処理及び酸
型化処理は通常０℃〜１２０℃の温度で行われる。
【００２９】ここで、本発明の固体高分子型燃料電池用
電解質材料を固体高分子型燃料電池を構成する高分子電
解質膜の構成材料として使用する場合には、上述のよう
に重合反応により合成した共重合体をフィルム化した
後、加水分解処理及び酸型化処理を施してもよいが、粉
体の状態で加水分解処理及び酸型化処理を施した後、溶
媒に溶解させてキャスト法で成膜してもよい。なお、こ
の場合、高分子電解質膜はポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥという）多孔体やＰＴＦＥ繊維（フィ
ブリル）等で補強することも可能である。
電解質材料を固体高分子型燃料電池を構成する高分子電
解質膜の構成材料として使用する場合には、上述のよう
に重合反応により合成した共重合体をフィルム化した
後、加水分解処理及び酸型化処理を施してもよいが、粉
体の状態で加水分解処理及び酸型化処理を施した後、溶
媒に溶解させてキャスト法で成膜してもよい。なお、こ
の場合、高分子電解質膜はポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥという）多孔体やＰＴＦＥ繊維（フィ
ブリル）等で補強することも可能である。
【００３０】本発明の固体高分子型燃料電池用電解質材
料を固体高分子型燃料電池を構成する電極の触媒層に含
有される樹脂として使用する場合には、上記の酸型化処
理を施してスルホン酸基に変換した後の共重合体を有機
溶媒や有機溶媒と水の混合溶媒に溶解又は分散させた液
状組成物として使用することができる。
料を固体高分子型燃料電池を構成する電極の触媒層に含
有される樹脂として使用する場合には、上記の酸型化処
理を施してスルホン酸基に変換した後の共重合体を有機
溶媒や有機溶媒と水の混合溶媒に溶解又は分散させた液
状組成物として使用することができる。
【００３１】有機溶媒は特に限定されないが、この酸型
化した後の共重合体は−ＯＨ基を有する有機溶媒に溶解
又は良好に分散できるため、−ＯＨ基を有する有機溶媒
を使用することが好ましく、アルコール性の−ＯＨ基を
有する有機溶媒がより好ましい。具体的には、例えば、
メタノール、エタノール、１−プロパノール、２，２，
２−トリフルオロエタノール、２，２，３，３，３−ペ
ンタフルオロ−１−プロパノール、２，２，３，３−テ
トラフルオロ−１−プロパノール、４，４，５，５，５
−ペンタフルオロ−１−ペンタノール、１，１，１，
３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、３，
３，３−トリフルオロ−１−プロパノール、３，３，
４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキ
サノール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，
８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等が
挙げられる。また、−ＯＨ基を有する有機溶媒として
は、上記のアルコール以外に酢酸等のカルボキシル基を
有する有機溶媒も使用することができる。
化した後の共重合体は−ＯＨ基を有する有機溶媒に溶解
又は良好に分散できるため、−ＯＨ基を有する有機溶媒
を使用することが好ましく、アルコール性の−ＯＨ基を
有する有機溶媒がより好ましい。具体的には、例えば、
メタノール、エタノール、１−プロパノール、２，２，
２−トリフルオロエタノール、２，２，３，３，３−ペ
ンタフルオロ−１−プロパノール、２，２，３，３−テ
トラフルオロ−１−プロパノール、４，４，５，５，５
−ペンタフルオロ−１−ペンタノール、１，１，１，
３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、３，
３，３−トリフルオロ−１−プロパノール、３，３，
４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキ
サノール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，
８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等が
挙げられる。また、−ＯＨ基を有する有機溶媒として
は、上記のアルコール以外に酢酸等のカルボキシル基を
有する有機溶媒も使用することができる。
【００３２】上記のような−ＯＨ基を有する有機溶媒を
含む溶媒に酸型化した後の共重合体を溶解又は分散させ
て得られる液状組成物を使用して固体高分子形燃料電池
のアノード及び／又はカソードの触媒層を作製すること
ができる。例えば、この液状組成物を使用してガス拡散
性に優れるカソードが得られる。この液状組成物中の共
重合体の濃度は、液状組成物全質量の１〜５０％である
ことが好ましく、３〜３０％であることがより好まし
い。この濃度が１％未満であると電極作製時に多量の有
機溶媒が必要となる。また、この濃度が５０％を超える
と液状組成物の粘度が高くなりすぎて取扱性が悪くなる
傾向がある。
含む溶媒に酸型化した後の共重合体を溶解又は分散させ
て得られる液状組成物を使用して固体高分子形燃料電池
のアノード及び／又はカソードの触媒層を作製すること
ができる。例えば、この液状組成物を使用してガス拡散
性に優れるカソードが得られる。この液状組成物中の共
重合体の濃度は、液状組成物全質量の１〜５０％である
ことが好ましく、３〜３０％であることがより好まし
い。この濃度が１％未満であると電極作製時に多量の有
機溶媒が必要となる。また、この濃度が５０％を超える
と液状組成物の粘度が高くなりすぎて取扱性が悪くなる
傾向がある。
【００３３】本発明の固体高分子型燃料電池は、上記の
共重合体を含む液状組成物に、白金触媒微粒子を担持さ
せた導電性のカーボンブラック粉末を混合して分散さ
せ、得られた均一の分散液を用いて、例えば、以下の２
つのいずれかの方法で作製することができる。第１の方
法は、高分子電解質膜の両面に上記の分散液を塗布乾燥
後、ガス拡散層となるカーボンクロス又はカーボンペー
パーで密着する方法である。第２の方法は上記の分散液
をガス拡散層となるカーボンクロス上又はカーボンペー
パー上に塗布乾燥後、高分子電解質膜の一方の面にアノ
ードを、他方の面にカソードをそれぞれ密着させる方法
である。このようにして、高分子電解質膜の一方の面に
アノード、他方の面にカソードがそれぞれ隣接して配置
されたいわゆる膜−電極接合体が得られる。そして、得
られた膜−電極接合体は、例えば燃料ガス又は酸素を含
む酸化剤ガス（空気、酸素等）の通路となる溝が形成さ
れたセパレータの間に挟まれ、セルに組み込まれること
により本発明の固体高分子型燃料電池が得られる。
共重合体を含む液状組成物に、白金触媒微粒子を担持さ
せた導電性のカーボンブラック粉末を混合して分散さ
せ、得られた均一の分散液を用いて、例えば、以下の２
つのいずれかの方法で作製することができる。第１の方
法は、高分子電解質膜の両面に上記の分散液を塗布乾燥
後、ガス拡散層となるカーボンクロス又はカーボンペー
パーで密着する方法である。第２の方法は上記の分散液
をガス拡散層となるカーボンクロス上又はカーボンペー
パー上に塗布乾燥後、高分子電解質膜の一方の面にアノ
ードを、他方の面にカソードをそれぞれ密着させる方法
である。このようにして、高分子電解質膜の一方の面に
アノード、他方の面にカソードがそれぞれ隣接して配置
されたいわゆる膜−電極接合体が得られる。そして、得
られた膜−電極接合体は、例えば燃料ガス又は酸素を含
む酸化剤ガス（空気、酸素等）の通路となる溝が形成さ
れたセパレータの間に挟まれ、セルに組み込まれること
により本発明の固体高分子型燃料電池が得られる。
【００３４】また、本発明の固体高分子電解質型燃料電
池の電極に含有される樹脂（以下、電極樹脂という）
は、本発明の固体高分子電解質材料のみからなってもよ
いが、本発明の固体高分子電解質材料と前述した従来公
知の電解質材料との混合物としてもよく、従来公知の電
解質材料のみとしてもよい。
池の電極に含有される樹脂（以下、電極樹脂という）
は、本発明の固体高分子電解質材料のみからなってもよ
いが、本発明の固体高分子電解質材料と前述した従来公
知の電解質材料との混合物としてもよく、従来公知の電
解質材料のみとしてもよい。
【００３５】更に、本発明の固体高分子型燃料電池にお
いて、カソード及び／又はアノード（以下、特に区別す
る必要がない限り単に電極という）に含まれる触媒と電
極樹脂とは、質量比で触媒：電極樹脂＝２０：８０〜９
５：５であることが、電極の導電性と水の排出性の観点
から好ましい。なお、ここでいう触媒の質量は、カーボ
ン等の担体に担持された担持触媒の場合には該担体の質
量も含む。
いて、カソード及び／又はアノード（以下、特に区別す
る必要がない限り単に電極という）に含まれる触媒と電
極樹脂とは、質量比で触媒：電極樹脂＝２０：８０〜９
５：５であることが、電極の導電性と水の排出性の観点
から好ましい。なお、ここでいう触媒の質量は、カーボ
ン等の担体に担持された担持触媒の場合には該担体の質
量も含む。
【００３６】
【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の固
体高分子型燃料電池用電解質材料及び固体高分子型燃料
電池ついて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
体高分子型燃料電池用電解質材料及び固体高分子型燃料
電池ついて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
【００３７】（実施例１）重合開始剤としてパーフルオ
ロ過酸化ベンゾイルを用い、８０℃にて式（１）で表さ
れるモノマーとテトラフルオロエチレンとを共重合させ
てＡRが０．９５ｍｅｑ．／ｇの共重合体を得た。この
共重合体を熱プレスすることにより厚さ５０μｍのフィ
ルムを作製した。次に、フィルムをＫＯＨ／ジメチルス
ルホキシド／水＝１５：３０：５５（質量比）の溶液に
浸漬し、９０℃で加水分解処理を施した。次に、加水分
解処理後のフィルムを１ｍｏｌ／Ｌの塩酸を用いて酸型
化処理し、その後、水洗、乾燥させた。
ロ過酸化ベンゾイルを用い、８０℃にて式（１）で表さ
れるモノマーとテトラフルオロエチレンとを共重合させ
てＡRが０．９５ｍｅｑ．／ｇの共重合体を得た。この
共重合体を熱プレスすることにより厚さ５０μｍのフィ
ルムを作製した。次に、フィルムをＫＯＨ／ジメチルス
ルホキシド／水＝１５：３０：５５（質量比）の溶液に
浸漬し、９０℃で加水分解処理を施した。次に、加水分
解処理後のフィルムを１ｍｏｌ／Ｌの塩酸を用いて酸型
化処理し、その後、水洗、乾燥させた。
【００３８】次に、下記式（４）で表されるモノマーに
基づく繰り返し単位とテトラフルオロエチレンに基づく
繰り返し単位とからなる共重合体（ＡR＝１．１ｍｅ
ｑ．／ｇ）のエタノール溶液を用いて、該共重合体と白
金担持カーボン（白金担持量＝４０質量％）との質量比
が３：７となるように白金担持カーボンを上記溶液に混
合して塗工液とし、該塗工液をガス拡散層となるカーボ
ンクロス上に塗工し、白金担持量０．４ｍｇ／ｃｍ2の
触媒層をガス拡散層上に形成したガス拡散電極を得た。
基づく繰り返し単位とテトラフルオロエチレンに基づく
繰り返し単位とからなる共重合体（ＡR＝１．１ｍｅ
ｑ．／ｇ）のエタノール溶液を用いて、該共重合体と白
金担持カーボン（白金担持量＝４０質量％）との質量比
が３：７となるように白金担持カーボンを上記溶液に混
合して塗工液とし、該塗工液をガス拡散層となるカーボ
ンクロス上に塗工し、白金担持量０．４ｍｇ／ｃｍ2の
触媒層をガス拡散層上に形成したガス拡散電極を得た。
【化７】
【００３９】次に、先に述べたフィルムを固体高分子電
解質膜として上記ガス拡散電極２枚の間に挟み、平板プ
レス機を用いてプレスし、さらに加熱プレスして膜−電
極接合体を作製した。この膜−電極接合体の外側にガス
の流路が形成されたチタン製のセパレータ、さらにその
外側にＰＴＦＥ製のガス供給室、さらにその外側にヒー
ターを配置し、有効膜面積１０ｃｍ2の固体高分子型燃
料電池を組み立てた。
解質膜として上記ガス拡散電極２枚の間に挟み、平板プ
レス機を用いてプレスし、さらに加熱プレスして膜−電
極接合体を作製した。この膜−電極接合体の外側にガス
の流路が形成されたチタン製のセパレータ、さらにその
外側にＰＴＦＥ製のガス供給室、さらにその外側にヒー
ターを配置し、有効膜面積１０ｃｍ2の固体高分子型燃
料電池を組み立てた。
【００４０】固体高分子型燃料電池の温度を８０℃に保
ち、カソードに酸素、アノードに水素をそれぞれ８０℃
で加湿しつつ大気圧で供給し発電させた。そして、出力
電流密度が０．３Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定
したところ、０．６７Ｖであった。また、出力電流密度
が０．８Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定したとこ
ろ、０．５４Ｖであった。
ち、カソードに酸素、アノードに水素をそれぞれ８０℃
で加湿しつつ大気圧で供給し発電させた。そして、出力
電流密度が０．３Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定
したところ、０．６７Ｖであった。また、出力電流密度
が０．８Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定したとこ
ろ、０．５４Ｖであった。
【００４１】（比較例１）固体高分子電解質膜として膜
厚が約５０μｍのナフィオン１１２（ＡR＝０．９１ｍ
ｅｑ．／ｇ）を用いた以外は、実施例１と同様の構成を
有する固体高分子型燃料電池を作製した。この固体高分
子型燃料電池を実施例１と同様の条件のもとで発電させ
た。そして、出力電流密度が０．３Ａ／ｃｍ2のとき
と、０．８Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定したと
ころ、それぞれ０．６６Ｖ、０．５１Ｖであった。
厚が約５０μｍのナフィオン１１２（ＡR＝０．９１ｍ
ｅｑ．／ｇ）を用いた以外は、実施例１と同様の構成を
有する固体高分子型燃料電池を作製した。この固体高分
子型燃料電池を実施例１と同様の条件のもとで発電させ
た。そして、出力電流密度が０．３Ａ／ｃｍ2のとき
と、０．８Ａ／ｃｍ2のときの端子間電圧を測定したと
ころ、それぞれ０．６６Ｖ、０．５１Ｖであった。
【００４２】上記の実施例１及び比較例１の固体高分子
型燃料電池の出力特性の結果より、実施例１の固体高分
子型燃料電池は比較例１の固体高分子型燃料電池と同等
の性能が得られることが確認された。
型燃料電池の出力特性の結果より、実施例１の固体高分
子型燃料電池は比較例１の固体高分子型燃料電池と同等
の性能が得られることが確認された。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来公知の電解質材料と同等のイオン伝導性及び耐久性
を有し、従来よりも短い工程で安価に製造できる固体高
分子型燃料電池用電解質材料と、それを用いて構成され
た固体高分子型燃料電池を提供することができる。
従来公知の電解質材料と同等のイオン伝導性及び耐久性
を有し、従来よりも短い工程で安価に製造できる固体高
分子型燃料電池用電解質材料と、それを用いて構成され
た固体高分子型燃料電池を提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 下記式（１）で表されるモノマーに基づ
く繰り返し単位と、テトラフルオロエチレンに基づく繰
り返し単位とを含む共重合体であり、かつ、イオン交換
容量が０．９〜１．５［ミリ当量／グラム乾燥樹脂］で
あることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電解質材
料。 【化１】 - 【請求項２】 アノードと、カソードと、前記アノード
と前記カソードとの間に配置された高分子電解質膜とを
有する固体高分子型燃料電池であって、 前記高分子電解質膜が、請求項１に記載の固体高分子型
燃料電池用電解質材料からなり、かつ、その膜厚が５〜
７０μｍであることを特徴とする固体高分子型燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018979A JP4848587B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 固体高分子型燃料電池用電解質材料とその製造方法、及び固体高分子型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001018979A JP4848587B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 固体高分子型燃料電池用電解質材料とその製造方法、及び固体高分子型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231268A true JP2002231268A (ja) | 2002-08-16 |
| JP4848587B2 JP4848587B2 (ja) | 2011-12-28 |
Family
ID=18884930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001018979A Expired - Lifetime JP4848587B2 (ja) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | 固体高分子型燃料電池用電解質材料とその製造方法、及び固体高分子型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4848587B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066426A1 (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Asahi Glass Company, Limited | 固体高分子型燃料電池用電解質材料の製造方法及び固体高分子型燃料電池用膜電極接合体 |
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