JP2002313366A - 高分子電解質膜とその製造方法、及び高分子電解質膜を用いた燃料電池 - Google Patents
高分子電解質膜とその製造方法、及び高分子電解質膜を用いた燃料電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】とくに固体燃料電池に用いた場合に、高いプロ
トン電導度とメタノールブロック性を兼ね備える高分子
電解質膜とその製造方法、及び固体燃料電池を提供す
る。 【解決手段】一般式（１）〜（２）の繰り返し単位を有
する複合ポリマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜
中に含有する高分子電解質膜。これを用いた燃料電池 ［ここで、Ｘは＞ＮＨ、＞Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−を示す。
Ｙは−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、また
は、導入しなくてもよい。ＺはＨ、または、Ｃ１〜８の
枝分かれした、または、環を形成してもよい２価の炭化
水素基を示す。ＲはＨ、アルキル基、アルコキシ基を示
し、ｍは０〜４から選ばれる整数を示す。また、Ｒは環
を形成してもよい。ｒは１〜１５、ｐ，ｑはそれぞれ０
〜２０、１〜１０から選ばれる数値を示す。ｓは任意に
設定できる。］
トン電導度とメタノールブロック性を兼ね備える高分子
電解質膜とその製造方法、及び固体燃料電池を提供す
る。 【解決手段】一般式（１）〜（２）の繰り返し単位を有
する複合ポリマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜
中に含有する高分子電解質膜。これを用いた燃料電池 ［ここで、Ｘは＞ＮＨ、＞Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−を示す。
Ｙは−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、また
は、導入しなくてもよい。ＺはＨ、または、Ｃ１〜８の
枝分かれした、または、環を形成してもよい２価の炭化
水素基を示す。ＲはＨ、アルキル基、アルコキシ基を示
し、ｍは０〜４から選ばれる整数を示す。また、Ｒは環
を形成してもよい。ｒは１〜１５、ｐ，ｑはそれぞれ０
〜２０、１〜１０から選ばれる数値を示す。ｓは任意に
設定できる。］
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくに固体燃料電
池に用いた場合に、高いプロトン電導度とメタノールブ
ロック性を兼ね備える高分子電解質膜とその製造方法、
及びその高分子電解質膜を使用した燃料電池に関する。
池に用いた場合に、高いプロトン電導度とメタノールブ
ロック性を兼ね備える高分子電解質膜とその製造方法、
及びその高分子電解質膜を使用した燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高分子固体燃料電池としては、水
素ガスを燃料に用いてパーフルオロスルホン酸ポリマー
であるＮａｆｉｏｎ（登録商標、以下同）膜を水素イオ
ン伝導膜として使用するものが一般的であるが（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，５１巻，
１２９項，１９９４年）、水素ガスを燃料に用いた高分
子固体燃料電池は、１）水素ガスの供給に水素ボンベ、
あるいは水素吸蔵合金が必要、２）水素ガスの供給・輸
送における危険性、３）周辺保安装置のコストがかか
る、という問題点を有している。
素ガスを燃料に用いてパーフルオロスルホン酸ポリマー
であるＮａｆｉｏｎ（登録商標、以下同）膜を水素イオ
ン伝導膜として使用するものが一般的であるが（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，５１巻，
１２９項，１９９４年）、水素ガスを燃料に用いた高分
子固体燃料電池は、１）水素ガスの供給に水素ボンベ、
あるいは水素吸蔵合金が必要、２）水素ガスの供給・輸
送における危険性、３）周辺保安装置のコストがかか
る、という問題点を有している。
【０００３】これに対し、メタノールを供給して改質器
で変換した水素ガスを燃料とする高分子固体燃料電池
は、供給燃料液体であることから高圧容器等が不要で、
供給・輸送における安全性も比較的高く、供給・輸送に
おけるコストも低く抑えられ、また、天然ガスからの生
成が可能であることから、次世代の燃料電池として研究
開発がなされている（固体高分子型燃料電池の発展と応
用，６９項，２０００年）。
で変換した水素ガスを燃料とする高分子固体燃料電池
は、供給燃料液体であることから高圧容器等が不要で、
供給・輸送における安全性も比較的高く、供給・輸送に
おけるコストも低く抑えられ、また、天然ガスからの生
成が可能であることから、次世代の燃料電池として研究
開発がなされている（固体高分子型燃料電池の発展と応
用，６９項，２０００年）。
【０００４】小型の改質器の開発により、自動車用の改
質型メタノール燃料電池として実用特性に近づいている
（第１０５回ＪＯＥＭ講演要旨集，燃料電池の開発動向
と発展，３３項，１９９９年）。
質型メタノール燃料電池として実用特性に近づいている
（第１０５回ＪＯＥＭ講演要旨集，燃料電池の開発動向
と発展，３３項，１９９９年）。
【０００５】ところで、高分子固体燃料電池の最大の特
徴は固体の電解質膜を用いることで電池本体が軽量・コ
ンパクトにできること、電解液の濃縮装置が不要である
こと、その結果エネルギー変換効率が高いこと、等が挙
げられる。しかし、メタノール改質器を用いる改質型メ
タノール燃料電池においては、小型化が進められている
（固体高分子型燃料電池の発展と応用，７３項，２００
０年）が改質器は不可欠で、さらにそれを加熱するため
に回収した水素の一部を燃焼する等効率の点でも課題が
残る。
徴は固体の電解質膜を用いることで電池本体が軽量・コ
ンパクトにできること、電解液の濃縮装置が不要である
こと、その結果エネルギー変換効率が高いこと、等が挙
げられる。しかし、メタノール改質器を用いる改質型メ
タノール燃料電池においては、小型化が進められている
（固体高分子型燃料電池の発展と応用，７３項，２００
０年）が改質器は不可欠で、さらにそれを加熱するため
に回収した水素の一部を燃焼する等効率の点でも課題が
残る。
【０００６】一方、メタノールを改質せずに直接燃料電
池の陽極に供給する直接メタノール燃料電池の研究が始
められている（第１０５回ＪＯＥＭ講演要旨集，燃料電
池の開発動向と発展，３５項，１９９９年）。この直接
メタノール燃料電池では改質器が不要であるため電池の
大幅な軽量・コンパクト化が可能で、改質器の加熱が不
要であるため、携帯型燃料電池としても期待される（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，４５号，９４
５項，１９９９年）。しかしながら、メタノールの電解
質膜への浸透・透過、さらに電解質膜ポリマーの溶出と
いった問題が未解決である。
池の陽極に供給する直接メタノール燃料電池の研究が始
められている（第１０５回ＪＯＥＭ講演要旨集，燃料電
池の開発動向と発展，３５項，１９９９年）。この直接
メタノール燃料電池では改質器が不要であるため電池の
大幅な軽量・コンパクト化が可能で、改質器の加熱が不
要であるため、携帯型燃料電池としても期待される（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，４５号，９４
５項，１９９９年）。しかしながら、メタノールの電解
質膜への浸透・透過、さらに電解質膜ポリマーの溶出と
いった問題が未解決である。
【０００７】現在，直接メタノール燃料電池用の電解質
膜としても，主にパーフルオロスルホン酸ポリマーであ
るＮａｆｉｏｎが検討されている。また、Ｎａｆｉｏｎ
に代わる電解質膜として、新たにリン酸エステル化させ
たポリビニールアルコール（Ｐ−ＰＶＡ）を架橋により
ゲル化させた電解質膜（Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅ
ｍ．Ｐｈｙｓ．，１巻，２７４９項，１９９９年）や電
解質としてのポリマーを耐熱性多孔性基材細孔中に充填
した膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ，Ｊａｐ
ａｎ，４８巻，１０号，１９９９年）、スルホン酸基を
多く含有するポリイミド膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐ
ｒｉｎｔｓ，Ｊａｐａｎ，４８巻，４号，２０００
年）、また、アンモニウムイオンを用いて固定電荷を修
飾したＮａｆｉｏｎ膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉ
ｎｔｓ，Ｊａｐａｎ，４９巻，１１号，２０００年）等
が提案されている。
膜としても，主にパーフルオロスルホン酸ポリマーであ
るＮａｆｉｏｎが検討されている。また、Ｎａｆｉｏｎ
に代わる電解質膜として、新たにリン酸エステル化させ
たポリビニールアルコール（Ｐ−ＰＶＡ）を架橋により
ゲル化させた電解質膜（Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅ
ｍ．Ｐｈｙｓ．，１巻，２７４９項，１９９９年）や電
解質としてのポリマーを耐熱性多孔性基材細孔中に充填
した膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ，Ｊａｐ
ａｎ，４８巻，１０号，１９９９年）、スルホン酸基を
多く含有するポリイミド膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐ
ｒｉｎｔｓ，Ｊａｐａｎ，４８巻，４号，２０００
年）、また、アンモニウムイオンを用いて固定電荷を修
飾したＮａｆｉｏｎ膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｅｐｒｉ
ｎｔｓ，Ｊａｐａｎ，４９巻，１１号，２０００年）等
が提案されている。
【０００８】こうした電解質膜において、プロトン電導
度とメタノールブロック性の両方が直接メタノール燃料
電池に使用できる性能を示すまでには至っていない。例
えば、５／１４Ｎａｆｉｏｎを用いた電池では、低いメ
タノール濃度で駆動したとしても、アノードから供給し
たメタノールの約４０％を透過させてしまう。この電解
質膜へのメタノールの透過はメタノールクロスオーバー
と呼ばれる。透過したメタノールは対極であるカソード
へ到達し、カソードで反応される。これは燃料効率を下
げるだけではなく、カソードの性能に悪影響を及ぼす。
このメタノールクロスオーバーは、燃料であるメタノー
ルの濃度が高いほど、また、電極の触媒作用が活発にな
る高温ほど顕著に起こる。
度とメタノールブロック性の両方が直接メタノール燃料
電池に使用できる性能を示すまでには至っていない。例
えば、５／１４Ｎａｆｉｏｎを用いた電池では、低いメ
タノール濃度で駆動したとしても、アノードから供給し
たメタノールの約４０％を透過させてしまう。この電解
質膜へのメタノールの透過はメタノールクロスオーバー
と呼ばれる。透過したメタノールは対極であるカソード
へ到達し、カソードで反応される。これは燃料効率を下
げるだけではなく、カソードの性能に悪影響を及ぼす。
このメタノールクロスオーバーは、燃料であるメタノー
ルの濃度が高いほど、また、電極の触媒作用が活発にな
る高温ほど顕著に起こる。
【０００９】また、スルホン酸基を多く含有するポリイ
ミド膜やアンモニウムイオンを用いて固定電荷を修飾し
たＮａｆｉｏｎ膜についてはＮａｆｉｏｎ膜単独に比べ
て高いメタノールブロック性を示しているが、プロトン
電導度は電解質として用いるには不充分である。
ミド膜やアンモニウムイオンを用いて固定電荷を修飾し
たＮａｆｉｏｎ膜についてはＮａｆｉｏｎ膜単独に比べ
て高いメタノールブロック性を示しているが、プロトン
電導度は電解質として用いるには不充分である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、直接メタノ
ール燃料電池のための電解質膜として、低いメタノール
透過性と燃料電池へ利用できるイオン電導性を併せ持つ
直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜を提供するこ
とを目的とする。
ール燃料電池のための電解質膜として、低いメタノール
透過性と燃料電池へ利用できるイオン電導性を併せ持つ
直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、直接メタノ
ール燃料電池用高分子電解質膜における問題点を解決す
るため、パーフルオロスルホン酸ポリマー膜へ含有して
もそのプロトン電導度を大きく低下させることなくメタ
ノールブロック効果を発現する複合ポリマーを得るべく
鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）で表される構
造の少なくとも一種のポリマーを含有した直接メタノー
ル燃料電池用高分子電解質膜が上記課題を解決するのに
有用であることをつきとめ、本発明を完成するに至っ
た。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ、＞Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−を示す。
Ｙは−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、また
は、導入しなくてもよい。Ｚは水素、または、炭素数１
〜８の枝分かれした、または、環を形成してもよい２価
の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル基、アルコキ
シ基を示し、ｍは０〜４から選ばれる整数を示す。ま
た、Ｒは環を形成してもよい。〕
ール燃料電池用高分子電解質膜における問題点を解決す
るため、パーフルオロスルホン酸ポリマー膜へ含有して
もそのプロトン電導度を大きく低下させることなくメタ
ノールブロック効果を発現する複合ポリマーを得るべく
鋭意研究を重ねた結果、下記一般式（１）で表される構
造の少なくとも一種のポリマーを含有した直接メタノー
ル燃料電池用高分子電解質膜が上記課題を解決するのに
有用であることをつきとめ、本発明を完成するに至っ
た。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ、＞Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−を示す。
Ｙは−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、また
は、導入しなくてもよい。Ｚは水素、または、炭素数１
〜８の枝分かれした、または、環を形成してもよい２価
の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル基、アルコキ
シ基を示し、ｍは０〜４から選ばれる整数を示す。ま
た、Ｒは環を形成してもよい。〕
【００１２】本発明においては、特定の構造を有するポ
リマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜に含有させ
ることで、燃料電池に利用できる程度のプロトン電導度
とメタノールブロック性を同時に改善することを可能と
した。即ち、特定の構造を有するポリマーをパーフルオ
ロスルホン酸ポリマー膜に含有させることにより、パー
フルオロスルホン酸ポリマー膜内のメタノールの通り道
を塞ぎ、メタノールは透過しにくくなる。そのことによ
るプロトン電導性の低下は僅かでありながら、大きなメ
タノール透過ブロック性が発現する。
リマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜に含有させ
ることで、燃料電池に利用できる程度のプロトン電導度
とメタノールブロック性を同時に改善することを可能と
した。即ち、特定の構造を有するポリマーをパーフルオ
ロスルホン酸ポリマー膜に含有させることにより、パー
フルオロスルホン酸ポリマー膜内のメタノールの通り道
を塞ぎ、メタノールは透過しにくくなる。そのことによ
るプロトン電導性の低下は僅かでありながら、大きなメ
タノール透過ブロック性が発現する。
【００１３】特定の繰り返し構造を有する複合ポリマー
としては、下記一般式（４）で表される繰り返し単位を
有することが、得られる直接メタノール燃料電池用高分
子電解質膜の特性上好ましい。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ，＞Ｓを示す。Ｚは水素、また
は、炭素数０の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル
基、アルコキシ基を示し、ｍは０〜２から選ばれる整数
を示す。また、Ｒは環を形成してもよい。〕
としては、下記一般式（４）で表される繰り返し単位を
有することが、得られる直接メタノール燃料電池用高分
子電解質膜の特性上好ましい。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ，＞Ｓを示す。Ｚは水素、また
は、炭素数０の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル
基、アルコキシ基を示し、ｍは０〜２から選ばれる整数
を示す。また、Ｒは環を形成してもよい。〕
【００１４】また、本発明において、パーフルオロスル
ホン酸ポリマー膜は下記一般式（２）で表される構造で
あることが、プロトン電導性を発現する上で好ましい。 〔ここで、ｒは１〜１５、ｐ，ｑはそれぞれ０〜２０、
１〜１０から選ばれる数値を示す。ｓは任意に設定でき
る。〕
ホン酸ポリマー膜は下記一般式（２）で表される構造で
あることが、プロトン電導性を発現する上で好ましい。 〔ここで、ｒは１〜１５、ｐ，ｑはそれぞれ０〜２０、
１〜１０から選ばれる数値を示す。ｓは任意に設定でき
る。〕
【００１５】パーフルオロスルホン酸ポリマー膜のイオ
ン導電度は、水またはメタノール水溶液に膨潤した状態
で、０．０１Ｓ／ｃｍ以上、好ましくは０．０５Ｓ／ｃ
ｍ以上であることが好ましく、また、特定の繰り返し構
造を有する複合ポリマーの含有量は、パーフルオロスル
ホン酸ポリマーに対して、０．１〜５０重量％の範囲で
あることが好ましい。
ン導電度は、水またはメタノール水溶液に膨潤した状態
で、０．０１Ｓ／ｃｍ以上、好ましくは０．０５Ｓ／ｃ
ｍ以上であることが好ましく、また、特定の繰り返し構
造を有する複合ポリマーの含有量は、パーフルオロスル
ホン酸ポリマーに対して、０．１〜５０重量％の範囲で
あることが好ましい。
【００１６】また、前記一般式（１）および（４）にお
いて、Ｚの２価の炭化水素基としては以下の構造が挙げ
られる。
いて、Ｚの２価の炭化水素基としては以下の構造が挙げ
られる。
【００１７】また、前記一般式（１）および（４）にお
いて、Ｒとしては以下の構造が挙げられる。
いて、Ｒとしては以下の構造が挙げられる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例で本発明を説明する。
【実施例１】まず、下記構造式（８）で表される厚さ２
００μｍのパーフルオロスルホン酸ポリマー膜（ＰＦＳ
１）を図１で示したようなＨ型セルに挟み、セルの片側
（Ａ）に下記構造式（９）で表されるピロールを０．２
Ｍの濃度で含むアセトニトリル溶液、もう片側（Ｂ）に
塩化鉄（ＩＩＩ）を０．２Ｍの濃度で含むアセトニトリ
ル溶液を入れ，２時間２５℃でピロールを酸化重合し
た。その後、膜を０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液に
浸して脱ドープを行い、下記構造式（１０）で表される
ポリピロール（ＰＰｙ）を合成した。次に、５ｗｔ％Ｈ
２ＳＯ４水溶液および純水で各１時間ずつ煮沸し、スル
ホン酸基を酸型にすることによって、パーフルオロスル
ホン酸ポリマー膜（ＰＦＳ１）中にポリピロールを含有
させた直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜（ＯＰ
ＰＦＳ１）を形成した。
００μｍのパーフルオロスルホン酸ポリマー膜（ＰＦＳ
１）を図１で示したようなＨ型セルに挟み、セルの片側
（Ａ）に下記構造式（９）で表されるピロールを０．２
Ｍの濃度で含むアセトニトリル溶液、もう片側（Ｂ）に
塩化鉄（ＩＩＩ）を０．２Ｍの濃度で含むアセトニトリ
ル溶液を入れ，２時間２５℃でピロールを酸化重合し
た。その後、膜を０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液に
浸して脱ドープを行い、下記構造式（１０）で表される
ポリピロール（ＰＰｙ）を合成した。次に、５ｗｔ％Ｈ
２ＳＯ４水溶液および純水で各１時間ずつ煮沸し、スル
ホン酸基を酸型にすることによって、パーフルオロスル
ホン酸ポリマー膜（ＰＦＳ１）中にポリピロールを含有
させた直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜（ＯＰ
ＰＦＳ１）を形成した。
【００１９】図１のＨ型セルに直接メタノール燃料電池
用高分子電解質膜（ＯＰＰＦＳ１）を挟み、Ａセルに入
れた０．１Ｍの硫酸を含む２Ｍメタノール水溶液からＢ
セルの純水中に透過してくるメタノールの透過係数を６
０℃で測定し、メタノールブロック率を求めた。また、
プロトン電導度も測定した。それらの結果を表１に示し
た。
用高分子電解質膜（ＯＰＰＦＳ１）を挟み、Ａセルに入
れた０．１Ｍの硫酸を含む２Ｍメタノール水溶液からＢ
セルの純水中に透過してくるメタノールの透過係数を６
０℃で測定し、メタノールブロック率を求めた。また、
プロトン電導度も測定した。それらの結果を表１に示し
た。
【００２０】
【実施例２】実施例１におけるセルＡの組成を、ピロー
ル０．３５Ｍ、セルＢの組成を塩化鉄（ＩＩＩ）０．３
５Ｍに変え、約６時間２５℃で撹拌し、直接メタノール
燃料電池用電解質膜（ＯＰＰＦＳ２）を作製した。その
評価の結果を表１に示した。
ル０．３５Ｍ、セルＢの組成を塩化鉄（ＩＩＩ）０．３
５Ｍに変え、約６時間２５℃で撹拌し、直接メタノール
燃料電池用電解質膜（ＯＰＰＦＳ２）を作製した。その
評価の結果を表１に示した。
【００２１】
【比較例１】実施例１におけるセルＡの組成をピロール
０Ｍとした以外は実施例１と同様の操作を行い、比較用
電解質膜（ＯＰＰＦＳ３）を形成した。その評価の結果
を表１に示した。
０Ｍとした以外は実施例１と同様の操作を行い、比較用
電解質膜（ＯＰＰＦＳ３）を形成した。その評価の結果
を表１に示した。
【表１】
【００２２】
【発明の効果】本発明の高分子電解質膜は、高いプロト
ン電導度を維持したまま、メタノールの透過を抑制する
ことができ、あらゆる分野での分離膜として使用するこ
とができる。具体的な例としては、純水製造用固体高分
子電解質膜、苛性ソーダ製造用固体高分子電解質膜、純
水の電気分解による水素・酸素ガスの製造用固体高分子
電解質膜、隔膜式電気化学酸素センサ用固体高分子電解
質膜などが挙げられる。さらに、直接メタノール燃料電
池用高分子電解質膜としても有効に使用できるものであ
る。
ン電導度を維持したまま、メタノールの透過を抑制する
ことができ、あらゆる分野での分離膜として使用するこ
とができる。具体的な例としては、純水製造用固体高分
子電解質膜、苛性ソーダ製造用固体高分子電解質膜、純
水の電気分解による水素・酸素ガスの製造用固体高分子
電解質膜、隔膜式電気化学酸素センサ用固体高分子電解
質膜などが挙げられる。さらに、直接メタノール燃料電
池用高分子電解質膜としても有効に使用できるものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/00 Ｃ０８Ｌ 41/00 65/00 65/00 71/00 71/00 Ｙ 79/00 79/00 Ｚ Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 (71)出願人 501201812 市川 結 長野県上田市古里791―12 サンコート古 里Ｂ―201 (72)発明者 小山 俊樹 長野県上田市上野349−６フレグランス上 野ヶ丘102 (72)発明者 市川 結 長野県上田市古里791−12サンコート古里 Ｂ−201 (72)発明者 谷口 彬雄 長野県上田市中央３−14−２−602 (72)発明者 平川 節子 群馬県吾妻郡草津町464−837 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 JA02C MA03 MB03 MB06 MB07 MC28 MC28X MC57 MC61 NA12 NA18 PA01 PB13 PB32 PC80 4F071 AA27X AA39X AA51 AA58 AA69 AH15 FA02 FA05 FB06 FC01 4J002 BD15W BQ00W CE00 CH00 CM00 GD01 GQ00 5H026 AA06 AA08 CX05 EE19 HH00
Claims (10)
- 【請求項１】下記一般式（１）〜（２）の繰り返し単位
を有する複合ポリマーをパーフルオロスルホン酸ポリマ
ー膜中に含有する高分子電解質膜。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ、＞Ｓ、−ＣＨ＝ＣＨ−を示す。
Ｙは−ＮＨ−、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−を示し、また
は、導入しなくてもよい。Ｚは水素、または、炭素数１
〜８の枝分かれした、または、環を形成してもよい２価
の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル基、アルコキ
シ基を示し、ｍは０〜４から選ばれる整数を示す。ま
た、Ｒは環を形成してもよい。〕 - 【請求項２】パーフルオロスルホン酸ポリマー膜が、下
記一般式（２）で表される繰り返し単位を有することを
特徴とする請求項１記載の高分子電解質膜。 〔ここで、ｒは１〜１５、ｐ，ｑはそれぞれ０〜２０、
１〜１０から選ばれる数値を示す。ｓは任意に設定でき
る。〕 - 【請求項３】パーフルオロスルホン酸ポリマー膜が、下
記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とす
る請求項１記載の高分子電解質膜。 〔ここで、ｒは５〜１３．５、ｐは１〜２０から選ばれ
る数値を示す。ｓは任意に設定できる。〕 - 【請求項４】メタノールあるいはメタノールと水の混合
物を燃料とする高分子固体燃料電池に用いる請求項１〜
３記載の直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜。 - 【請求項５】上記一般式（１）の繰り返し単位を有する
複合ポリマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜中に
酸化重合によって含有させることを特徴とする請求項１
〜３記載の高分子電解質膜の製造方法。 - 【請求項６】請求項１〜３記載の高分子電解質膜を用い
た燃料電池。 - 【請求項７】複合ポリマーが、下記一般式（４）の繰り
返し単位を有する高分子電解質膜。 〔ここで、Ｘは＞ＮＨ，＞Ｓを示す。Ｚは水素、また
は、炭素数０の炭化水素基を示す。Ｒは水素、アルキル
基、アルコキシ基を示し、ｍは０〜２から選ばれる整数
を示す。また、Ｒは環を形成してもよい。〕 - 【請求項８】メタノールあるいはメタノールと水の混合
物を燃料とする高分子固体燃料電池に用いる請求項７記
載の直接メタノール燃料電池用高分子電解質膜。 - 【請求項９】上記一般式（４）の繰り返し単位を有する
ポリマーをパーフルオロスルホン酸ポリマー膜中に電解
重合によって含有することを特徴とする請求項７記載の
高分子電解質膜の製造方法。 - 【請求項１０】請求項７記載の高分子電解質膜を用いた
燃料電池。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001151726A JP2002313366A (ja) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | 高分子電解質膜とその製造方法、及び高分子電解質膜を用いた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001151726A JP2002313366A (ja) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | 高分子電解質膜とその製造方法、及び高分子電解質膜を用いた燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002313366A true JP2002313366A (ja) | 2002-10-25 |
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ID=18996517
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001151726A Pending JP2002313366A (ja) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | 高分子電解質膜とその製造方法、及び高分子電解質膜を用いた燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002313366A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1465277A1 (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-06 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Solid polymer electrolyte and protonconducting membrane |
| JP2006100142A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toshiba Corp | プロトン伝導性ポリマー及び燃料電池 |
| JP2006100144A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toshiba Corp | プロトン伝導性ポリマー及び燃料電池 |
| CN1327556C (zh) * | 2003-08-28 | 2007-07-18 | 株式会社东芝 | 质子传导性聚合物、催化剂组合物、燃料电池用电解质膜、以及燃料电池 |
-
2001
- 2001-04-12 JP JP2001151726A patent/JP2002313366A/ja active Pending
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| JP4709518B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2011-06-22 | 株式会社東芝 | プロトン伝導膜及び燃料電池 |
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