JP2002343132A - Composite solid high polymer electrolyte, its manufacturing method, and fuel cell - Google Patents

Composite solid high polymer electrolyte, its manufacturing method, and fuel cell

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JP2002343132A JP2001140682A JP2001140682A JP2002343132A JP 2002343132 A JP2002343132 A JP 2002343132A JP 2001140682 A JP2001140682 A JP 2001140682A JP 2001140682 A JP2001140682 A JP 2001140682A JP 2002343132 A JP2002343132 A JP 2002343132A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite solid high polymer electrolyte and its manufacturing method, which is cheap and excellent in oxidation resistance, intensity, and creep properties nature. SOLUTION: A composite solid high polymer electrolyte consists of a complex of a hydrocarbon system solid high polymer electrolyte and a chelate functional group having a zirconium phosphonate compound. As the chelate function group, the chelate functional group containing one or two or more phosphate groups, especially, an aminomonoalkylene-phosphonate group, an alkylaminomonoalkylene-phosphate group an iminophosphonate group, an aminodialkylenephosphonate group, or alkylenediamintriphosphonate group is favorable. Such a composite solid high polymer electrolyte can be manufactured so that, at first, the hydrocarbon system solid high polymer electrolyte may be immersed in solution of a 1st compound (for example, zirconylchloride), and subsequently, may be immersed to solution of a 2nd compound (for example, nitrilotris(methylelephosphonate)).

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、複合化固体高分子
電解質及びその製造方法並びに燃料電池に関し、さらに
詳しくは、燃料電池、水電解装置、ハロゲン化水素酸電
解装置、食塩電解装置、水素及び/又は酸素濃縮器、湿
度センサ、ガスセンサ等の電気化学デバイスに用いられ
る電解質膜等として好適な複合化固体高分子電解質及び
その製造方法、並びに、このような複合化固体高分子電
解質を用いた燃料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite solid polymer electrolyte, a method for producing the same, and a fuel cell. More specifically, the present invention relates to a fuel cell, a water electrolysis apparatus, a hydrohalic acid electrolysis apparatus, a salt electrolysis apparatus, hydrogen and And / or a composite solid polymer electrolyte suitable as an electrolyte membrane or the like used for an electrochemical device such as an oxygen concentrator, a humidity sensor, or a gas sensor, a method for producing the same, and a fuel using such a composite solid polymer electrolyte Battery.

【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り、
特定のイオンと強固に結合したり、陽イオン又は陰イオ
ンを選択的に透過する性質を有していることから、粒
子、繊維、あるいは膜状に成形し、各種の電気化学デバ
イスに利用されている。
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.
Since it has the property of firmly binding to specific ions and selectively permeating cations or anions, it is formed into particles, fibers, or membranes, and used for various electrochemical devices. I have.

【0003】例えば、固体高分子型燃料電池は、電解質
膜の両面に一対の電極を設け、改質ガス等の水素を含む
燃料ガスを一方の電極(アノード)へ供給し、空気等の
酸素を含む酸化剤ガスを他方の電極(カソード)へ供給
し、燃料が酸化する際に生ずる自由エネルギー変化を、
直接、電気エネルギーとして取り出す電池である。固体
高分子型燃料電池においては、電解質膜として、プロト
ン伝導性を有する固体高分子電解質膜が用いられてい
る。
For example, in a polymer electrolyte fuel cell, a pair of electrodes is provided on both sides of an electrolyte membrane, a fuel gas containing hydrogen such as a reformed gas is supplied to one electrode (anode), and oxygen such as air is supplied. Is supplied to the other electrode (cathode), and the change in free energy that occurs when the fuel is oxidized is
It is a battery that is directly extracted as electric energy. In a polymer electrolyte fuel cell, a polymer electrolyte membrane having proton conductivity is used as an electrolyte membrane.

【0004】また、例えば、SPE電解装置は、水を電
気分解することにより水素と酸素を製造するための装置
であり、電解質として、従来のアルカリ水溶液に代え
て、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜が用い
られている。
[0004] For example, an SPE electrolyzer is an apparatus for producing hydrogen and oxygen by electrolyzing water. Instead of a conventional alkaline aqueous solution, a solid polymer having proton conductivity is used as an electrolyte. An electrolyte membrane is used.

【0005】このような各種の電気化学デバイスに用い
られる固体高分子電解質としては、ナフィオン(登録商
標、デュポン社製)に代表されるパーフルオロ系電解質
や、種々の炭化水素系電解質が知られているが、燃料電
池やSPE電解装置等、過酷な条件下で使用される電気
化学デバイスにおいては、化学的安定性が非常に高く、
耐酸化性に優れたパーフルオロ系電解質を用いるのが一
般的である。
As solid polymer electrolytes used for such various electrochemical devices, perfluoro-based electrolytes represented by Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont) and various hydrocarbon-based electrolytes are known. However, in electrochemical devices used under severe conditions such as fuel cells and SPE electrolyzers, the chemical stability is extremely high,
In general, a perfluoro-based electrolyte having excellent oxidation resistance is used.

【0006】これは、燃料電池やSPE電解装置の場
合、固体高分子電解質膜と電極の界面に形成された触媒
層において過酸化物が生成し、生成した過酸化物が電解
質膜中を拡散しながらラジカル化するためである。炭化
水素系電解質は、一般に過酸化物ラジカルに対する耐久
性が低く、過酸化物ラジカルによる劣化反応(過酸化物
ラジカルによる酸化反応)を起こし易いので、燃料電池
やSPE電解装置用の電解質膜として使用することはで
きない。
[0006] This is because, in the case of a fuel cell or an SPE electrolytic device, peroxide is generated in a catalyst layer formed at the interface between the solid polymer electrolyte membrane and the electrode, and the generated peroxide diffuses through the electrolyte membrane. This is because it is radicalized. Hydrocarbon-based electrolytes generally have low durability against peroxide radicals and are susceptible to deterioration reactions (oxidation reactions due to peroxide radicals) due to peroxide radicals, so they are used as electrolyte membranes for fuel cells and SPE electrolyzers. I can't.

【0007】しかしながら、パーフルオロ系電解質は、
製造が困難であるために、非常に高価である。また、電
気化学デバイスの小型化、軽量化及び高効率化を図るた
めには、電解質膜の薄膜化や、作動温度の高温化が有効
であり、そのためには、電解質膜は、強度及び耐クリー
プ性に優れていることが必要である。しかしながら、従
来のパーフルオロ系電解質は、非架橋であるために、強
度及び耐クリープ性が不十分である。
However, perfluoro-based electrolytes are
Very expensive due to difficulties in manufacturing. Also, in order to reduce the size, weight, and efficiency of an electrochemical device, it is effective to reduce the thickness of the electrolyte membrane and increase the operating temperature, and for that purpose, the electrolyte membrane has strength and creep resistance. It is necessary to have excellent properties. However, conventional perfluoro-based electrolytes have insufficient strength and creep resistance because they are non-crosslinked.

【0008】そこで、この問題を解決するために、従来
から種々の提案がなされている。例えば、特開2000
−11755号公報には、炭化水素部を有する高分子化
合物に対して、ホスホン酸基等の燐を含む官能基を導入
した高耐久性固体高分子電解質が本件出願人により提案
されている。
In order to solve this problem, various proposals have hitherto been made. For example, JP 2000
Japanese Patent Publication No. 11755 proposes a highly durable solid polymer electrolyte in which a phosphorus-containing functional group such as a phosphonic acid group is introduced into a polymer compound having a hydrocarbon moiety.

【0009】また、特開2000−11756号公報に
は、電解質基及び炭化水素部を有する高分子化合物と、
燐を含む化合物(例えば、ホスホン酸基を含む高分子化
合物等)とを混合することにより得られる高耐久性固体
高分子電解質が本件出願人により提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-11756 discloses a polymer compound having an electrolyte group and a hydrocarbon moiety,
The applicant has proposed a highly durable solid polymer electrolyte obtained by mixing a compound containing phosphorus (for example, a polymer compound containing a phosphonic acid group).

【0010】さらに、特表2000−516014号公
報には、カチオン交換基を有するフッ素系ポリマ内に、
プロトン伝導性を有する無機充填材(例えば、リン酸水
素ジルコニウム等)を分散させた無機充填材含有膜が開
示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-516014 discloses that a fluorine-containing polymer having a cation exchange group contains
An inorganic filler-containing membrane in which an inorganic filler having proton conductivity (eg, zirconium hydrogen phosphate) is dispersed is disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】燐を含む官能基を導入
した高耐久性高分子電解質、及び、燐を含む化合物との
混合体からなる高耐久性高分子電解質は、いずれも、炭
化水素系の高分子化合物を主成分としているので、安価
である。また、燐を含む官能基又は燐を含む化合物によ
って、炭化水素系高分子化合物の耐酸化性が向上し、過
酸化物ラジカルが存在する環境下における耐久性が向上
する。
A highly durable polymer electrolyte having a functional group containing phosphorus and a highly durable polymer electrolyte comprising a mixture with a compound containing phosphorus are both hydrocarbon-based. Because it is mainly composed of the high molecular compound described above, it is inexpensive. The functional group containing phosphorus or the compound containing phosphorus improves the oxidation resistance of the hydrocarbon-based polymer compound and improves the durability in an environment where peroxide radicals are present.

【0012】しかしながら、炭化水素系高分子化合物に
対して燐を含む官能基を導入したり、あるいは、炭化水
素系高分子電解質と燐を含む化合物とを混合するだけで
は、電解質に対する補強効果は期待できない。そのた
め、電解質膜の薄膜化や、作動温度の高温化には限界が
ある。
However, simply introducing a functional group containing phosphorus into a hydrocarbon polymer compound or mixing a hydrocarbon polymer electrolyte with a compound containing phosphorus is expected to have a reinforcing effect on the electrolyte. Can not. Therefore, there is a limit to thinning the electrolyte membrane and increasing the operating temperature.

【0013】一方、フッ素系ポリマ内に、プロトン伝導
性を有する無機充填材を分散させた無機充填材含有膜の
場合、無機充填材によって、膜の機械的特性及びプロト
ン伝導性の向上が期待できる。また、この無機充填材含
有膜を直接メタノール型燃料電池に用いた場合には、無
機充填材によってメタノールのクロスオーバーが抑制さ
れるとされている。しかしながら、無機充填材含有膜
は、フッ素系ポリマを主成分とするので、パーフルオロ
系電解質と同様、高価であるという問題がある。
On the other hand, in the case of a membrane containing an inorganic filler in which an inorganic filler having proton conductivity is dispersed in a fluorine-based polymer, improvement in mechanical properties and proton conductivity of the membrane can be expected by the inorganic filler. . Further, when this inorganic filler-containing membrane is used directly in a methanol fuel cell, the inorganic filler suppresses methanol crossover. However, since the inorganic filler-containing film is mainly composed of a fluorine-based polymer, there is a problem that it is expensive as in the case of the perfluoro-based electrolyte.

【0014】本発明が解決しようとする課題は、安価で
あり、かつ、耐酸化性、強度及び耐クリープ性に優れた
複合化固体高分子電解質を提供することにある。また、
本発明が解決しようとする他の課題は、このような特性
を備えた複合化固体高分子電解質を簡便に製造すること
が可能な複合化固体高分子電解質の製造方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a composite solid polymer electrolyte which is inexpensive and has excellent oxidation resistance, strength and creep resistance. Also,
Another object of the present invention is to provide a method for producing a composite solid polymer electrolyte capable of easily producing a composite solid polymer electrolyte having such characteristics.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る複合化固体高分子電解質は、炭化水素系
固体高分子電解質と、該炭化水素系固体高分子電解質に
複合化された、キレート性官能基を有するホスホン酸ジ
ルコニウム化合物とを備えていることを要旨とするもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, a composite solid polymer electrolyte according to the present invention comprises a hydrocarbon solid polymer electrolyte and a composite solid polymer electrolyte. And a zirconium phosphonate compound having a chelating functional group.

【0016】炭化水素系固体高分子電解質と、キレート
性官能基を有するホスホン酸ジルコニウム化合物(以
下、これを「キレート性ホスホン酸ジルコニウム化合
物」という。)とを複合化すると、過酸化物の分解触媒
となる金属イオンがキレート性官能基に捕捉され、不活
性化される。そのため、過酸化物のラジカル化、及び、
過酸化物ラジカルによる炭化水素系固体高分子電解質の
劣化反応が抑制される。
When a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is combined with a zirconium phosphonate compound having a chelating functional group (hereinafter referred to as "chelating zirconium phosphonate compound"), a catalyst for decomposition of peroxide is obtained. Is captured by the chelating functional group and inactivated. Therefore, radicalization of peroxide, and,
The degradation reaction of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte due to peroxide radicals is suppressed.

【0017】また、キレート性ホスホン酸ジルコニウム
化合物は、高い弾性率を有しているので、これと炭化水
素系固体高分子電解質とを複合化することによって、炭
化水素系固体高分子電解質が補強され、強度及び耐クリ
ープ性が向上する。さらに、本発明に係る複合化固体高
分子電解質は、炭化水素系固体高分子電解質によって主
要部分が構成されるので、このような耐酸化性、強度及
び耐クリープ性に優れた電解質を安価に得ることができ
る。
Further, since the chelating zirconium phosphonate compound has a high elastic modulus, the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is reinforced by forming a complex with the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. , Strength and creep resistance are improved. Further, since the main part of the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is constituted by the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, such an electrolyte having excellent oxidation resistance, strength and creep resistance can be obtained at low cost. be able to.

【0018】また、本発明に係る複合化固体高分子電解
質の製造方法は、ジルコニウムを含む第1化合物の水溶
液に、炭化水素系固体高分子電解質を浸漬する第1工程
と、1又は2以上のホスホン酸基と、1又は2以上のキ
レート性官能基とを備えた第2化合物の水溶液に、前記
炭化水素系固体高分子電解質を浸漬する第2工程とを備
えていることを要旨とするものである。
Further, the method for producing a composite solid polymer electrolyte according to the present invention comprises a first step of immersing a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in an aqueous solution of a first compound containing zirconium; A second step of immersing the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in an aqueous solution of a second compound having a phosphonic acid group and one or more chelating functional groups. It is.

【0019】炭化水素系固体高分子電解質を第1化合物
の水溶液及び第2化合物の水溶液に順次浸漬すると、第
1化合物及び第2化合物は、炭化水素系固体高分子電解
質の親水性部位に導入され、親水性部位において第2化
合物のホスホン酸基と第1化合物とが反応し、キレート
性ホスホン酸ジルコニウム化合物となる。そのため、炭
化水素系固体高分子電解質の親水性部位に、キレート性
ホスホン酸ジルコニウム化合物を優先的に導入すること
ができる。また、2種類の原料水溶液に電解質膜を浸漬
するだけのプロセスであるため、本発明に係る複合化固
体高分子電解質を簡便に製造できる。
When the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is sequentially immersed in the aqueous solution of the first compound and the aqueous solution of the second compound, the first compound and the second compound are introduced into the hydrophilic portion of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. At the hydrophilic site, the phosphonic acid group of the second compound reacts with the first compound to form a chelating zirconium phosphonate compound. Therefore, the chelating zirconium phosphonate compound can be preferentially introduced into the hydrophilic portion of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. In addition, since the process involves only immersing the electrolyte membrane in the two kinds of raw material aqueous solutions, the composite solid polymer electrolyte according to the present invention can be easily manufactured.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明に係る複合化固体高分子電解
質は、炭化水素系固体高分子電解質と、キレート性ホス
ホン酸ジルコニウム化合物とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. The composite solid polymer electrolyte according to the present invention includes a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte and a chelating zirconium phosphonate compound.

【0021】初めに、炭化水素系固体高分子電解質につ
いて説明する。炭化水素系固体高分子電解質とは、電解
質基を有する炭化水素系高分子化合物をいう。本発明に
おいて、炭化水素系固体高分子電解質に備えられる電解
質基の種類については、特に限定されるものではなく、
種々の電解質基を備えた炭化水素系固体高分子電解質に
対して本発明を適用することができる。
First, the hydrocarbon solid polymer electrolyte will be described. The hydrocarbon-based solid polymer electrolyte refers to a hydrocarbon-based polymer compound having an electrolyte group. In the present invention, the type of electrolyte group provided in the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is not particularly limited,
The present invention can be applied to hydrocarbon-based solid polymer electrolytes having various electrolyte groups.

【0022】電解質基としては、具体的には、スルホン
酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、スルホンイミド基
等が好適な一例として挙げられる。この中でも、特にス
ルホン酸基が酸強度が強いという理由で好ましい。ま
た、炭化水素系固体高分子電解質は、これらの内、1種
類の電解質基を備えたものであっても良く、あるいは、
2種以上の電解質基を備えたものであっても良い。さら
に、炭化水素系固体高分子電解質に含まれる電解質基の
量は、炭化水素系固体高分子電解質の用途に応じて任意
に選択することができ、特に限定されるものではない。
Specific examples of the electrolyte group include a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, and a sulfonimide group. Among them, a sulfonic acid group is particularly preferable because of its strong acid strength. Further, the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte may be one having one type of electrolyte group among them, or
It may have two or more electrolyte groups. Further, the amount of the electrolyte group contained in the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte can be arbitrarily selected according to the use of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, and is not particularly limited.

【0023】本発明において、「炭化水素系高分子化合
物」とは、高分子鎖の少なくとも一部にC−H結合を有
する高分子化合物をいう。すなわち、炭化水素系高分子
化合物には、高分子鎖中にC−H結合のみを有するもの
の他、高分子鎖中にC−H結合とC−F結合の双方を有
するものも含まれる。
In the present invention, the “hydrocarbon polymer compound” refers to a polymer compound having a C—H bond in at least a part of a polymer chain. That is, the hydrocarbon polymer compound includes not only a compound having only a C—H bond in a polymer chain, but also a compound having both a C—H bond and a C—F bond in a polymer chain.

【0024】また、炭化水素系高分子化合物の種類、構
造等は、特に限定されるものではなく、種々の化合物を
用いることができる。すなわち、炭化水素系高分子化合
物は、直鎖構造を有するものであっても良く、あるい
は、分岐構造を有するものであっても良い。また、電解
質基は、炭化水素系高分子化合物の主鎖又は側鎖のいず
れに導入されていても良い。
The type, structure and the like of the hydrocarbon polymer compound are not particularly limited, and various compounds can be used. That is, the hydrocarbon polymer compound may have a straight-chain structure or may have a branched structure. Further, the electrolyte group may be introduced into either the main chain or the side chain of the hydrocarbon polymer compound.

【0025】炭化水素系高分子化合物としては、具体的
には、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂、直鎖型フェノール−ホルムアルデヒド樹
脂、架橋型フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、直鎖型
ポリスチレン樹脂、架橋型ポリスチレン樹脂、直鎖型ポ
リ(トリフルオロスチレン)樹脂、架橋型(トリフルオ
ロスチレン)樹脂、ポリ(2、3−ジフェニル−1、4
−フェニレンオキシド)樹脂、ポリ(アリルエーテルケ
トン)樹脂、ポリ(アリレンエーテルスルホン)樹脂、
ポリ(フェニルキノサンリン)樹脂、ポリ(ベンジルシ
ラン)樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体
−グラフト−ポリスチレン(以下、これを「ETFE−
g−PS」という。)樹脂、ポリスチレン−グラフト−
ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリスチレン−グラフト−
テトラフルオロエチレン樹脂等が好適な一例として挙げ
られる。
Specific examples of the hydrocarbon polymer compound include polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, linear phenol-formaldehyde resin, cross-linked phenol-formaldehyde resin, linear polystyrene resin, and cross-linked polystyrene resin. Polystyrene resin, linear poly (trifluorostyrene) resin, cross-linked (trifluorostyrene) resin, poly (2,3-diphenyl-1,4)
-Phenylene oxide) resin, poly (allyl ether ketone) resin, poly (arylene ether sulfone) resin,
Poly (phenylquinosan phosphorus) resin, poly (benzylsilane) resin, ethylene tetrafluoroethylene copolymer-graft-polystyrene (hereinafter referred to as “ETFE-
g-PS ". ) Resin, polystyrene-graft-
Polyvinylidene fluoride resin, polystyrene-graft-
A preferred example is tetrafluoroethylene resin.

【0026】中でも、ETFE−g−PS樹脂に代表さ
れる、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂を
主鎖とし、電解質基を導入可能な炭化水素系高分子をグ
ラフト側鎖とするグラフト共重合体は、安価であり、薄
膜化したときに十分な強度を有し、しかも電解質基の種
類及び導入量を調節することにより導電率を容易に制御
することができるので、炭化水素系高分子化合物として
特に好適である。
Above all, a graft copolymer represented by ETFE-g-PS resin having an ethylene tetrafluoroethylene copolymer resin as a main chain and a hydrocarbon polymer capable of introducing an electrolyte group as a graft side chain. Is a hydrocarbon-based polymer compound because it is inexpensive, has sufficient strength when thinned, and can easily control the conductivity by adjusting the type and introduction amount of the electrolyte group. Particularly preferred.

【0027】また、炭化水素系固体高分子電解質は、上
述した1種又は2種以上の電解質基を備えた1種類の炭
化水素系高分子化合物のみかならるものであっても良
く、あるいは、1又は2種以上の電解質基を備えた2種
以上の炭化水素系固体高分子化合物の混合体であっても
良い。
The hydrocarbon-based solid polymer electrolyte may be composed of only one kind of the above-mentioned hydrocarbon-based polymer compound having one or more kinds of electrolyte groups, or It may be a mixture of two or more hydrocarbon solid polymer compounds having one or more electrolyte groups.

【0028】次に、キレート性ホスホン酸ジルコニウム
化合物について説明する。「キレート性ホスホン酸ジル
コニウム化合物」とは、キレート性官能基を備えたホス
ホン酸ジルコニウム化合物をいう。キレート性官能基の
導入位置については、特に限定されるものではないが、
キレート性官能基は、ホスホン酸ジルコニウム化合物を
構成するリン原子に結合していることが好ましい。この
場合、キレート性官能基は、リン原子に直接結合してい
ても良く、あるいは、アルキレン鎖(−(CH )−、
n≧1)、分岐炭素構造(例えば、−CHCH−、−
C(CH −等)等の原子団を介してリン原子に間
接的に結合していても良い。
Next, the chelating zirconium phosphonate
The compound will be described. "Chelable phosphonates
A `` conium compound '' refers to a host having a chelating functional group.
Zirconium phonate compound. Of chelating functional groups
The introduction position is not particularly limited,
The chelating functional group is a zirconium phosphonate compound.
It is preferably bonded to a constituent phosphorus atom. this
In some cases, the chelating functional group is directly attached to the phosphorus atom.
Or an alkylene chain (-(CH 2)n−,
n ≧ 1), a branched carbon structure (eg, —CHCH3−, −
C (CH3) 2-Etc.) between the phosphorus atom through an atomic group such as
They may be directly connected.

【0029】キレート性官能基とは、2個以上の配位原
子(O、N、S等)を備えた官能基をいう。本発明にお
いて、キレート性官能基に含まれる配位原子の種類につ
いては、特に限定されるものではない。また、キレート
性官能基は、1種類の配位原子のみを備えたものであっ
ても良く、あるいは、2種以上の配位原子を備えたもの
であっても良い。
The chelating functional group is a functional group having two or more coordinating atoms (O, N, S, etc.). In the present invention, the kind of the coordinating atom contained in the chelating functional group is not particularly limited. Further, the chelating functional group may have only one kind of coordinating atom, or may have two or more kinds of coordinating atoms.

【0030】また、キレート性官能基は、1又は2以上
の配位原子を有する酸性基を備えた官能基であっても良
い。このような酸性基としては、具体的には、ホスホン
酸基(−P(O)(OH))、カルボン酸基(−COO
H)等が好適な一例として挙げられる。
The chelating functional group may be a functional group having an acidic group having one or more coordination atoms. Specific examples of such an acidic group include a phosphonic acid group (—P (O) (OH) 2 ) and a carboxylic acid group (—COO
H) is a preferred example.

【0031】さらに、キレート性官能基は、1又は2以
上の配位原子を有する酸性基のみを備えた官能基であっ
ても良く、あるいは、これらの酸性基と他の配位原子又
は他の配位原子を含む原子団の双方を備えた官能基であ
っても良い。
Further, the chelating functional group may be a functional group having only an acidic group having one or more coordinating atoms, or a combination of these acidic groups and other coordinating atoms or other coordinating atoms. It may be a functional group having both atomic groups including a coordination atom.

【0032】これらの中でも、1又は2以上のホスホン
酸基(−P(O)(OH))を備えた官能基は、複合化固
体高分子電解質に対して高い耐酸化性を付与することが
できるので、キレート性官能基として特に好適である。
一般に、キレート性官能基に含まれるホスホン酸基の数
が多くなるほど、複合化固体高分子電解質の耐酸化性が
向上する。
Among these, a functional group having one or more phosphonic acid groups (—P (O) (OH) 2 ) provides high oxidation resistance to the composite solid polymer electrolyte. Therefore, it is particularly suitable as a chelating functional group.
In general, as the number of phosphonic acid groups contained in the chelating functional group increases, the oxidation resistance of the composite solid polymer electrolyte improves.

【0033】また、特に、アミノ基(−NH)に結合
している少なくとも1つの水素がホスホン酸基を備えた
原子団に置換された官能基が好適である。この場合、ホ
スホン酸基は、アミノ基の窒素原子に直接結合していて
も良く、あるいは、アルキレン鎖(−(CH)−、n
≧1)、分岐炭素構造(例えば、−CHCH−、−C
(CH−等)等の原子団を介して窒素原子に間接
的に結合していても良い。
In particular, a functional group in which at least one hydrogen bonded to an amino group (—NH 2 ) is substituted with an atomic group having a phosphonic acid group is preferable. In this case, a phosphonic acid group may be bonded directly to the nitrogen atom of the amino group, or an alkylene chain (- (CH 2) n - , n
≧ 1), a branched carbon structure (eg, —CHCH 3 —, —C
It may be indirectly bonded to a nitrogen atom through an atomic group such as (CH 3 ) 2- .

【0034】キレート性官能基の好適な一例としては、
次の化1の一般式で表されるアミノモノアルキレンホス
ホン酸基が挙げられる。また、化1の式で表されるアミ
ノモノアルキレンホスホン酸基の具体例としては、アミ
ノメチレンホスホン酸基(−NH−CHP(O)(OH)
)、アミノエチレンホスホン酸基(−NH−(CH )
−P(O)(OH))等が挙げられる。
As a preferred example of the chelating functional group,
Amino monoalkylene phos represented by the following general formula 1
And a phonic acid group. Further, an amino acid represented by the formula
Specific examples of the nomonoalkylenephosphonic acid group include
Nomethylene phosphonic acid group (-NH-CH2P (O) (OH)
2), Aminoethylenephosphonic acid group (—NH— (CH 2)
2-P (O) (OH)2) And the like.

【0035】[0035]

【化1】 Embedded image

【0036】また、キレート性官能基の他の好適な一例
としては、次の化2の一般式で表されるアルキルアミノ
モノアルキレンホスホン酸基が挙げられる。また、化2
の式で表されるアルキルアミノモノアルキレンホスホン
酸基の具体例としては、メチルアミノメチレンホスホン
酸基(−N(CH)(CHP(O)(OH)))等が挙げ
られる。
Another preferred example of the chelating functional group is an alkylaminomonoalkylenephosphonic acid group represented by the following general formula (2). In addition,
Specific examples of the alkylaminomonoalkylenephosphonic acid group represented by the formula include a methylaminomethylenephosphonic acid group (—N (CH 3 ) (CH 2 P (O) (OH) 2 )) and the like.

【0037】[0037]

【化2】 Embedded image

【0038】また、キレート性官能基の他の好適な一例
としては、次の化3の一般式で表されるイミノホスホン
酸基が挙げられる。また、化3の式で表されるイミノホ
スホン酸基の具体例としては、イミノメチレンホスホン
酸基(=N−CH−P(O)(OH))等が挙げられ
る。
Another preferred example of the chelating functional group is an iminophosphonic acid group represented by the following general formula. Further, specific examples of the iminophosphonic acid group represented by Formula 3 include an iminomethylenephosphonic acid group (= N—CH 2 —P (O) (OH) 2 ).

【0039】[0039]

【化3】 Embedded image

【0040】また、キレート性官能基の他の好適な一例
としては、次の化4の一般式で表されるアミノジアルキ
レンホスホン酸基が挙げられる。また、化4の式で表さ
れるアミノジアルキレンホスホン酸基の具体例として
は、アミノジ(メチレンホスホン酸)基(−N{CH
P(O)(OH)})、アミノジ(エチレンホスホン
酸)基(−N{CHCHP(O)(OH)})等が挙
げられる。
Another preferred example of the chelating functional group is an aminodialkylenephosphonic acid group represented by the following general formula (4). Specific examples of the aminodialkylenephosphonic acid group represented by the chemical formula 4 include an aminodi (methylenephosphonic acid) group (—N {CH 2
P (O) (OH) 2 } 2 ) and an aminodi (ethylenephosphonic acid) group (—N {CH 2 CH 2 P (O) (OH) 2 } 2 ).

【0041】[0041]

【化4】 Embedded image

【0042】また、キレート性官能基の他の好適な一例
としては、次の化5の一般式で表されるアルキレンジア
ミントリホスホン酸基が挙げられる。また、化5の式で
表されるアルキレンジアミントリホスホン酸基の具体例
としては、R1からR4のアルキレン基がメチレン基あ
るいはエチレン基であるトリホスホン酸化合物等が挙げ
られる。
Another preferable example of the chelating functional group is an alkylenediaminetriphosphonic acid group represented by the following general formula (5). Further, specific examples of the alkylenediaminetriphosphonic acid group represented by Formula 5 include a triphosphonic acid compound in which the alkylene group of R1 to R4 is a methylene group or an ethylene group.

【0043】[0043]

【化5】 Embedded image

【0044】このようなキレート性ホスホン酸ジルコニ
ウム化合物は、上述した炭化水素系固体高分子電解質と
複合化される。本発明において、炭化水素系固体高分子
電解質内におけるキレート性ホスホン酸ジルコニウム化
合物のマクロ分布は、特に限定されるものではなく、複
合化固体高分子電解質の用途、使用環境等に応じて、最
適なマクロ分布を選択すれば良い。
Such a chelating zirconium phosphonate compound is combined with the above-mentioned hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. In the present invention, the macro-distribution of the chelating zirconium phosphonate compound in the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is not particularly limited, and is optimal according to the use of the composite solid polymer electrolyte, the use environment, and the like. What is necessary is just to select a macro distribution.

【0045】例えば、電解質膜が過酸化物を含む水溶液
中に浸漬され、過熱した状態で使用される場合には、膜
中において過酸化物ラジカルがランダムに生成する。従
って、本発明に係る複合化固体高分子電解質がこのよう
な環境下で使用される場合には、キレート性ホスホン酸
ジルコニウム化合物は、炭化水素系固体高分子電解質全
体に均一に導入されていることが好ましい。
For example, when the electrolyte membrane is immersed in an aqueous solution containing peroxide and used in a heated state, peroxide radicals are generated randomly in the membrane. Therefore, when the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is used in such an environment, the chelating zirconium phosphonate compound is uniformly introduced into the entire hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. Is preferred.

【0046】一方、燃料電池あるいはSPE電解装置の
場合、電解質膜の表面に形成された触媒層で過酸化物が
生成し、生成した過酸化物が電解質膜の表面から内部に
向かって拡散しながら過酸化物ラジカルとなり、電解質
膜の劣化反応を引き起こす。
On the other hand, in the case of a fuel cell or an SPE electrolyzer, peroxide is generated in the catalyst layer formed on the surface of the electrolyte membrane, and the generated peroxide diffuses inward from the surface of the electrolyte membrane. It becomes a peroxide radical and causes a deterioration reaction of the electrolyte membrane.

【0047】従って、本発明に係る複合化固体高分子電
解質がこのような環境下で使用される場合には、キレー
ト性ホスホン酸ジルコニウム化合物は、必ずしも炭化水
素系固体高分子電解質全体に対して均一に導入されてい
る必要はなく、少なくとも炭化水素系固体高分子電解質
の内、酸化劣化反応の最も激しい表面部分に優先的に導
入されていれば良い。この場合、表面部分におけるキレ
ート性ホスホン酸ジルコニウムの導入量は、均一であっ
ても良く、あるいは、電解質膜の表面部分から内部に向
かって段階的もしくは連続的に変化していても良い。
Therefore, when the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is used in such an environment, the chelating zirconium phosphonate compound is not necessarily uniform with respect to the entire hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. It is not necessary to be introduced into the surface portion of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, which is the most intense in the oxidative degradation reaction, at least. In this case, the introduction amount of the chelating zirconium phosphonate in the surface portion may be uniform, or may be changed stepwise or continuously from the surface portion to the inside of the electrolyte membrane.

【0048】また、炭化水素系固体高分子電解質内にお
けるキレート性ホスホン酸ジルコニウム化合物のミクロ
分布についても、特に限定されるものではなく、複合化
固体高分子電解質の用途、使用環境等に応じて、最適な
ミクロ分布を選択すれば良い。
The micro-distribution of the chelating zirconium phosphonate compound in the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is not particularly limited, either. What is necessary is just to select the optimal micro distribution.

【0049】すなわち、固体高分子電解質は、一般に、
疎水性の強い主鎖部分と、親水性の強い電解質基が共存
しており、電解質基は、主鎖部分からなるマトリックス
(疎水性部)中で会合してイオンクラスタ(親水性部)
を形成している。キレート性ホスホン酸ジルコニウム化
合物は、この疎水性部及び親水性部のいずれか一方に導
入されていても良く、あるいは、双方に導入されていて
も良い。また、キレート性ホスホン酸ジルコニウム化合
物の導入量は、親水性部から疎水性部に向かって段階的
又は連続的に変化していても良い。
That is, the solid polymer electrolyte generally comprises
A strongly hydrophobic main chain portion and a strongly hydrophilic electrolyte group coexist, and the electrolyte groups associate in a matrix (hydrophobic portion) consisting of the main chain portion to form an ion cluster (hydrophilic portion).
Is formed. The chelating zirconium phosphonate compound may be introduced into one of the hydrophobic part and the hydrophilic part, or may be introduced into both. Further, the amount of the chelating zirconium phosphonate compound introduced may be changed stepwise or continuously from the hydrophilic part toward the hydrophobic part.

【0050】例えば、燃料電池あるいはSPE電解装置
の場合、生成した過酸化物は、まず電解質膜の親水性部
に拡散し、親水性部において劣化反応を引き起こす。従
って、本発明に係る複合化固体高分子電解質がこのよう
な環境下で使用される場合には、キレート性ホスホン酸
ジルコニウム化合物は、少なくとも電解質膜の親水性部
分に優先的に導入されていることが望ましい。
For example, in the case of a fuel cell or an SPE electrolyzer, the generated peroxide first diffuses into the hydrophilic portion of the electrolyte membrane and causes a deterioration reaction in the hydrophilic portion. Therefore, when the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is used in such an environment, the chelating zirconium phosphonate compound is preferentially introduced into at least the hydrophilic portion of the electrolyte membrane. Is desirable.

【0051】炭化水素系固体高分子電解質に対するキレ
ート性ホスホン酸ジルコニウム化合物の重量百分率(以
下、これを「導入率」という。)は、特に限定されるも
のではなく、複合化固体高分子電解質の用途、使用環境
等に応じて、最適な導入率を選択すれば良い。一般に、
キレート性ホスホン酸ジルコニウム化合物の導入率が多
くなるほど、機械的特性及び耐酸化性は向上し、イオン
伝導性は低下する傾向がある。
The weight percentage of the chelating zirconium phosphonate compound with respect to the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte (hereinafter referred to as “introduction rate”) is not particularly limited, and the use of the composite solid polymer electrolyte is not limited. The optimum introduction rate may be selected according to the usage environment and the like. In general,
As the rate of introduction of the chelating zirconium phosphonate compound increases, mechanical properties and oxidation resistance tend to improve, and ion conductivity tends to decrease.

【0052】例えば、燃料電池あるいはSPE電解装置
に使用される電解質膜として、本発明に係る複合化固体
高分子電解質を用いる場合、キレート性ホスホン酸ジル
コニウム化合物の導入率は、0.01%以上90%以下
が好ましく、さらに好ましくは0.5%以上30%以下
である。
For example, when the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is used as an electrolyte membrane used in a fuel cell or an SPE electrolyzer, the rate of introduction of the chelating zirconium phosphonate compound is 0.01% to 90%. %, More preferably 0.5% or more and 30% or less.

【0053】次に、本発明に係る複合化固体高分子電解
質の作用について説明する。燃料電池やSPE電解装置
においては、電池反応により、電解質膜と電極との界面
に形成された触媒層において、過酸化物(過酸化水素)
が生成することが知られている。また、この過酸化物
は、特定の金属イオン(Fe2+、Cu2+等)により
分解し、ラジカル化することが知られている。
Next, the operation of the composite solid polymer electrolyte according to the present invention will be described. In a fuel cell or an SPE electrolyzer, a catalyst (a hydrogen peroxide) is formed in a catalyst layer formed at an interface between an electrolyte membrane and an electrode by a battery reaction.
Is known to generate. In addition, it is known that this peroxide is decomposed by a specific metal ion (Fe 2+ , Cu 2+, etc.) to form a radical.

【0054】燃料電池や水電解装置等においては、反応
ガス供給配管その他の周辺部材に種々の金属材料が用い
られているので、この周辺部材から、過酸化物の分解触
媒となる金属イオンが反応ガス等に溶出する。溶出した
金属イオンは、反応ガス等を介して電解質膜に運ばれ、
触媒層において生成し、電解質膜内を拡散する過酸化物
をラジカル化させる。そのため、このような環境下にお
いて、耐酸化性に乏しい炭化水素系電解質を用いると、
過酸化物ラジカルによって高分子鎖が分断され、電解質
が酸化劣化する。
In a fuel cell, a water electrolyzer, and the like, various metal materials are used for a reaction gas supply pipe and other peripheral members, and metal ions serving as a catalyst for decomposing peroxide react from the peripheral members. It elutes in gas etc. The eluted metal ions are carried to the electrolyte membrane via a reaction gas or the like,
The peroxide generated in the catalyst layer and diffused in the electrolyte membrane is radicalized. Therefore, in such an environment, if a hydrocarbon-based electrolyte having poor oxidation resistance is used,
The polymer chain is cut by the peroxide radical, and the electrolyte is oxidized and degraded.

【0055】これに対し、炭化水素系固体高分子電解質
に対してキレート性ホスホン酸ジルコニウム化合物を複
合化すると、過酸化物の分解触媒となる金属イオンは、
キレート性官能基に捕捉され、不活性化される。そのた
め、触媒層において生成した過酸化物は、ラジカル化す
ることなくそのまま系外に排出される。また、過酸化物
ラジカルの発生自体が抑制されるので、電解質の主要部
分を構成する炭化水素系高分子電解質の劣化反応も進行
しにくくなる。
On the other hand, when a chelating zirconium phosphonate compound is complexed with a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, metal ions serving as catalysts for decomposition of peroxides are as follows:
It is trapped by the chelating functional group and inactivated. Therefore, the peroxide generated in the catalyst layer is discharged out of the system without radicalization. Further, since the generation of peroxide radicals itself is suppressed, the degradation reaction of the hydrocarbon-based polymer electrolyte constituting the main part of the electrolyte does not easily progress.

【0056】また、キレート性官能基がホスホン酸基を
備えた官能基である場合、特に、アミノ基等の窒素原子
を含む原子団とホスホン酸基とを備えた官能基である場
合には、過酸化物の分解触媒となる金属イオンが効率よ
く捕捉される。そのため、複合化固体高分子電解質の耐
酸化性がさらに向上する。
When the chelating functional group is a functional group having a phosphonic acid group, particularly when the chelating functional group is a functional group having an atomic group such as an amino group containing a nitrogen atom and a phosphonic acid group, Metal ions serving as peroxide decomposition catalysts are efficiently captured. Therefore, the oxidation resistance of the composite solid polymer electrolyte is further improved.

【0057】また、キレート性ホスホン酸ジルコニウム
化合物は、弾性率が高いので、これと炭化水素系固体高
分子電解質とを複合化することによって、炭化水素系固
体高分子電解質が補強される。そのため、複合化固体高
分子電解質の強度及び耐クリープ性が向上する。さら
に、本発明に係る複合化固体高分子電解質は、炭化水素
系固体高分子電解質によって主要部分が構成されるの
で、このような耐酸化性、強度及び耐クリープ性に優れ
た電解質を安価に得ることができる。
Further, since the chelating zirconium phosphonate compound has a high elastic modulus, the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is reinforced by compounding the compound with the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. Therefore, the strength and creep resistance of the composite solid polymer electrolyte are improved. Further, since the main part of the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is constituted by the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, such an electrolyte having excellent oxidation resistance, strength and creep resistance can be obtained at low cost. be able to.

【0058】次に、本発明に係る複合化固体高分子電解
質の製造方法について説明する。本発明に係る複合化固
体高分子電解質の製造方法は、第1工程と、第2工程と
を備えている。
Next, a method for producing the composite solid polymer electrolyte according to the present invention will be described. The method for producing a composite solid polymer electrolyte according to the present invention includes a first step and a second step.

【0059】第1工程は、第1化合物の水溶液(以下、
これを「第1水溶液」という。)に、上述した炭化水素
系固体高分子電解質を浸漬する工程である。第1工程で
用いられる第1化合物は、ジルコニウムを含む水溶性の
化合物であればよく、特に限定されるものではない。第
1化合物としては、具体的には、ジルコニルクロライド
(ZrClO)、ジルコニルブロマイド(ZrBr
O)、あるいは、これらの水和塩等が好適な一例として
挙げられる。
In the first step, an aqueous solution of the first compound (hereinafter referred to as “the first compound”)
This is called "first aqueous solution". ) Is a step of immersing the above-mentioned hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. The first compound used in the first step may be any water-soluble compound containing zirconium, and is not particularly limited. As the first compound, specifically, zirconyl chloride (ZrCl 2 O), zirconyl bromide (ZrBr 2
O) or their hydrated salts are preferred examples.

【0060】なお、第1水溶液中の第1化合物の濃度、
第1水溶液への炭化水素系固体高分子電解質の浸漬時間
等、第1工程における浸漬条件は、炭化水素系固体高分
子電解質の形状、キレート性ホスホン酸ジルコニウム化
合物の導入率等に応じて、任意に選択することができ
る。
The concentration of the first compound in the first aqueous solution,
The immersion conditions in the first step, such as the immersion time of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in the first aqueous solution, are arbitrary depending on the shape of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, the introduction rate of the chelating zirconium phosphonate compound, and the like. Can be selected.

【0061】一般に、浸漬条件が同一である場合、炭化
水素系固体高分子電解質が薄くなるほど、第1化合物の
導入量が多くなる傾向がある。また、一般に、電解質の
形状が同一である場合、第1化合物の濃度が高くなるほ
ど、あるいは、第1水溶液への浸漬時間が長くなるほ
ど、第1化合物の導入量が多くなる傾向がある。
In general, when the immersion conditions are the same, the introduction amount of the first compound tends to increase as the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte becomes thinner. In general, when the shape of the electrolyte is the same, the amount of the first compound introduced tends to increase as the concentration of the first compound increases or as the immersion time in the first aqueous solution increases.

【0062】第2工程は、第1水溶液に浸漬した炭化水
素系固体高分子電解質を、さらに、第2化合物の水溶液
(以下、これを「第2水溶液」という。)に浸漬する工
程である。第2工程で用いられる第2化合物には、1又
は2以上のホスホン酸基と、1又は2以上のキレート性
官能基を備えた化合物が用いられる。
In the second step, the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte immersed in the first aqueous solution is further immersed in an aqueous solution of the second compound (hereinafter, this is referred to as a “second aqueous solution”). As the second compound used in the second step, a compound having one or more phosphonic acid groups and one or more chelating functional groups is used.

【0063】第2化合物に備えられるキレート性官能基
は、2個以上の配位原子(O、N、S等)を備えた官能
基であれば良く、その種類については、特に限定される
ものではない。すなわち、キレート性官能基は、1種類
の配位原子のみを備えたものであっても良く、あるい
は、2種以上の配位原子を備えたものであっても良い。
The chelating functional group provided in the second compound may be a functional group having two or more coordinating atoms (O, N, S, etc.), and the type thereof is not particularly limited. is not. That is, the chelating functional group may have only one type of coordination atom, or may have two or more types of coordination atoms.

【0064】また、キレート性官能基は、1又は2以上
の配位原子を有する酸性基(例えば、ホスホン酸基、カ
ルボン酸基等)を備えた官能基であっても良い。さら
に、キレート性官能基は、1又は2以上の配位原子を有
する酸性基のみを備えた官能基であっても良く、あるい
は、これらの酸性基と他の配位原子又は他の配位原子を
含む原子団の双方を備えた官能基であっても良い。
The chelating functional group may be a functional group having an acidic group having one or more coordination atoms (for example, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group, etc.). Further, the chelating functional group may be a functional group having only an acidic group having one or more coordinating atoms, or a combination of these acidic groups and other coordinating atoms or other coordinating atoms. The functional group may have both of the atomic groups including

【0065】これらの中でも、上述したホスホン酸基を
備えたキレート性官能基、特に、アミノ基(−NH
に結合している少なくとも1つの水素がホスホン酸基を
備えた原子団に置換されたキレート性官能基(例えば、
上述したアミノモノアルキレンホスホン酸基、アルキル
アミノモノアルキレンホスホン酸基、イミノホスホン酸
基、アミノジアルキレンホスホン酸基、アルキレンジア
ミントリホスホン酸基等)が、第2化合物に備えられる
キレート性官能基として好適である。
Among these, the above-mentioned chelating functional group having a phosphonic acid group, in particular, an amino group (—NH 2 )
A chelating functional group in which at least one hydrogen attached to is replaced by an atomic group having a phosphonic acid group (for example,
The above-mentioned aminomonoalkylenephosphonic acid group, alkylaminomonoalkylenephosphonic acid group, iminophosphonic acid group, aminodialkylenephosphonic acid group, alkylenediaminetriphosphonic acid group, etc.) are suitable as the chelating functional group provided in the second compound. It is.

【0066】第2工程において用いられる第2化合物と
しては、具体的には、ニトリロトリス(メチレンホスホ
ン酸)(N{CHP(O)(OH)})、エチレンジホ
スホン酸((OH)(O)PCHCHP(O)(O
H))、キシリレンジホスホン酸((OH)(O)PC
PhCHP(O)(OH))等が好適な一例として
挙げられる。
As the second compound used in the second step, specifically, nitrilotris (methylene phosphonic acid) (N {CH 2 P (O) (OH) 2 } 3 ), ethylene diphosphonic acid (( OH) 2 (O) PCH 2 CH 2 P (O) (O
H) 2 ), xylylenediphosphonic acid ((OH) 2 (O) PC
H 2 PhCH 2 P (O) (OH) 2 ) is a preferred example.

【0067】また、第2水溶液には、第2化合物の他
に、リン酸、亜リン酸等のリンを含む酸が含まれていて
も良い。第2水溶液中にさらにリンを含む酸を添加する
と、比較的高価な第2化合物の使用量を低減できるとい
う効果がある。
Further, in addition to the second compound, the second aqueous solution may contain an acid containing phosphorus such as phosphoric acid or phosphorous acid. The addition of an acid containing phosphorus to the second aqueous solution has the effect of reducing the amount of the relatively expensive second compound used.

【0068】なお、第2水溶液中の第2化合物及びリン
を含む酸の濃度、第2水溶液への炭化水素系固体高分子
電解質の浸漬時間等、第2工程における浸漬条件は、炭
化水素系固体高分子電解質の形状、炭化水素系固体高分
子電解質に対するキレート性ホスホン酸ジルコニウム化
合物の導入率等に応じて、任意に選択することができ
る。
The immersion conditions in the second step, such as the concentration of the acid containing the second compound and phosphorus in the second aqueous solution and the immersion time of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in the second aqueous solution, are as follows. It can be arbitrarily selected according to the shape of the polymer electrolyte, the introduction ratio of the chelating zirconium phosphonate compound to the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, and the like.

【0069】一般に、浸漬条件が同一である場合、炭化
水素系固体高分子電解質が薄くなるほど、第2化合物又
はリンを含む酸の導入量が多くなる傾向がある。また、
電解質の形状が同一である場合、第2化合物又はリンを
含む酸の濃度が高くなるほど、あるいは、第2水溶液へ
の浸漬時間が長くなるほど、第2化合物又はリンを含む
酸の導入量が多くなる傾向がある。
In general, when the immersion conditions are the same, the amount of the second compound or the acid containing phosphorus tends to increase as the thickness of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte becomes thinner. Also,
When the shape of the electrolyte is the same, as the concentration of the second compound or the acid containing phosphorus increases, or as the immersion time in the second aqueous solution increases, the amount of the second compound or the acid containing phosphorus increases. Tend.

【0070】次に、本実施の形態に係る製造方法の作用
について説明する。第1工程において、炭化水素系固体
高分子電解質を第1水溶液に浸漬すると、第1水溶液
は、主に親水性部位であるクラスタ内に導入される。次
いで、第2工程において、この炭化水素系固体高分子電
解質を第2水溶液に浸漬すると、第1水溶液が導入され
たクラスタ内に、さらに第2水溶液が導入される。ま
た、クラスタ内部においては、第1化合物と第2化合物
のホスホン酸基とが反応し、キレート性ホスホン酸ジル
コニウム化合物が生成する。
Next, the operation of the manufacturing method according to the present embodiment will be described. In the first step, when the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is immersed in the first aqueous solution, the first aqueous solution is mainly introduced into the cluster which is a hydrophilic site. Next, in the second step, when the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is immersed in the second aqueous solution, the second aqueous solution is further introduced into the cluster into which the first aqueous solution has been introduced. Further, inside the cluster, the first compound and the phosphonic acid group of the second compound react with each other to generate a chelating zirconium phosphonate compound.

【0071】そのため、本発明に係る方法によれば、炭
化水素系固体高分子電解質の親水性部位に、キレート性
ホスホン酸ジルコニウム化合物が優先的に導入された複
合化固体高分子電解質を得ることができる。また、2種
類の原料水溶液に電解質膜を浸漬するだけのプロセスで
あるため、本発明に係る複合化固体高分子電解質を簡便
に製造できる。
Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to obtain a composite solid polymer electrolyte in which a chelating zirconium phosphonate compound is preferentially introduced into a hydrophilic portion of a hydrocarbon solid polymer electrolyte. it can. In addition, since the process involves only immersing the electrolyte membrane in the two kinds of raw material aqueous solutions, the composite solid polymer electrolyte according to the present invention can be easily manufactured.

【0072】[0072]

【実施例】(実施例1)炭化水素系固体高分子電解質と
して、ETFE−g−PS膜を用いて、複合化固体高分
子電解質膜(以下、これを「複合膜」という。)を作製
した。なお、このETFE−g−PS膜は、グラフト率
が40%のものである。
EXAMPLES (Example 1) A composite solid polymer electrolyte membrane (hereinafter referred to as a "composite membrane") was produced using an ETFE-g-PS membrane as a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. . The ETFE-g-PS membrane has a graft ratio of 40%.

【0073】まず、1M濃度のジルコニルクロライドを
含む第1水溶液を調製し、ETFE−g−PS膜を第1
水溶液中に煮沸条件下で2時間浸漬した。次に、ニトリ
ロトリス(メチレンホスホン酸)(以下、これを「NM
P3」という。):水の重量比が0.5:0.5である
第2水溶液を調製し、ETFE−g−PS膜を第2水溶
液中に室温で一晩浸漬することにより、ETFE−g−
PS膜内部にキレート性ホスホン酸ジルコニウム化合物
を生成させた。膜を水洗した後、煮沸水に2時間浸漬
し、水可溶部(未反応試薬、低分子量のホスホン酸等)
を除去した。さらに、この膜を乾燥して複合膜とした。
First, a first aqueous solution containing 1M zirconyl chloride was prepared, and the ETFE-g-PS film was formed on the first aqueous solution.
It was immersed in an aqueous solution under boiling conditions for 2 hours. Next, nitrilotris (methylene phosphonic acid) (hereinafter referred to as "NM
P3 ". ): A second aqueous solution having a weight ratio of water of 0.5: 0.5 is prepared, and the ETFE-g-PS film is immersed in the second aqueous solution at room temperature overnight to obtain ETFE-g-water.
A chelating zirconium phosphonate compound was generated inside the PS film. After the membrane is washed with water, it is immersed in boiling water for 2 hours, and the water-soluble part (unreacted reagent, low molecular weight phosphonic acid, etc.)
Was removed. Further, this film was dried to obtain a composite film.

【0074】化6の式に、ジルコニルクロライドとNM
P3の反応式を示す。本実施例で得られた複合膜は、E
TFE−g−PS膜と、キレート性官能基としてアミノ
ジ(メチレンホスホン酸)基を備えたキレート性ホスホ
ン酸ジルコニウム化合物との複合体からなっている。
In the formula, zirconyl chloride and NM
The reaction formula of P3 is shown. The composite membrane obtained in this example was E
It is composed of a composite of a TFE-g-PS film and a chelating zirconium phosphonate compound having an aminodi (methylene phosphonic acid) group as a chelating functional group.

【0075】[0075]

【化6】 Embedded image

【0076】(実施例2) リン酸:NMP3:水の重量比が0.25:0.25:
0.5である第2水溶液を用いた以外は、実施例1と同
一の手順に従い、複合膜を作製した。
(Example 2) The weight ratio of phosphoric acid: NMP3: water was 0.25: 0.25:
A composite membrane was prepared according to the same procedure as in Example 1 except that the second aqueous solution of 0.5 was used.

【0077】(実施例3) リン酸:NMP3:水の重量比が0.125:0.37
5:0.5である第2水溶液を用いた以外は、実施例1
と同一の手順に従い、複合膜を作製した。
Example 3 The weight ratio of phosphoric acid: NMP3: water was 0.125: 0.37
Example 1 except that a second aqueous solution of 5: 0.5 was used.
According to the same procedure as above, a composite membrane was produced.

【0078】(比較例1)実施例1と同一の条件下で、
ETFE−g−PS膜を第1水溶液中に浸漬した。次
に、リン酸:水の重量比が0.5:0.5である第2水
溶液を調製し、ETFE−g−PS膜を第2水溶液中に
室温で一晩浸漬することにより、ETFE−g−PS膜
内部にリン酸ジルコニウムを生成させた。膜を水洗した
後、煮沸水に2時間浸漬し、水可溶部(未反応試薬、低
分子量のホスホン酸等)を除去した。さらに、この膜を
乾燥して複合膜とした。
Comparative Example 1 Under the same conditions as in Example 1,
The ETFE-g-PS membrane was immersed in the first aqueous solution. Next, a second aqueous solution having a weight ratio of phosphoric acid: water of 0.5: 0.5 is prepared, and the ETFE-g-PS membrane is immersed in the second aqueous solution at room temperature overnight to obtain ETFE-g-PS. Zirconium phosphate was generated inside the g-PS film. After washing the membrane with water, the membrane was immersed in boiling water for 2 hours to remove water-soluble parts (unreacted reagent, low molecular weight phosphonic acid, etc.). Further, this film was dried to obtain a composite film.

【0079】(比較例2)実施例1で用いたETFE−
g−PS膜を第1水溶液及び第2水溶液に浸漬する処理
を行うことなく、そのまま供試材として用いた。
(Comparative Example 2) ETFE- used in Example 1
The g-PS film was used as a test material without performing a treatment of immersing it in the first aqueous solution and the second aqueous solution.

【0080】実施例1〜3、及び、比較例1で得られた
複合膜、並びに、未処理のETFE−g−PS膜(比較
例2)について、キレート性ホスホン酸ジルコニウム化
合物及びリン酸ジルコニウムの導入率、並びに、複合膜
の電気伝導度、含水率、動的貯蔵弾性率及び耐過酸化水
素性を評価した。
The composite membranes obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and the untreated ETFE-g-PS membrane (Comparative Example 2) were prepared using a chelating zirconium phosphonate compound and a zirconium phosphate. The introduction rate and the electrical conductivity, water content, dynamic storage modulus and hydrogen peroxide resistance of the composite membrane were evaluated.

【0081】なお、導入率は、第1水溶液及び第2水溶
液による反応前後の重量増加率で表した。また、電気伝
導度は、25℃の純水中において、交流法(10kH
z)により測定した膜抵抗と、膜厚から算出した。ま
た、含水率は、絶乾した複合膜に水を含浸させ、その際
の重量増加率で表した。また、弾性率は、粘弾性スペク
トロメーターを用いて120℃での動的貯蔵弾性率(1
0Hz)を求めた。さらに、耐過酸化水素性は、3wt
%のH及び4ppmのFe2+イオンを含む水溶
液中に煮沸条件下で浸漬し、所定時間経過後の重量減少
率で評価した。表1に、その結果を示す。
The rate of introduction was represented by the rate of weight increase before and after the reaction with the first aqueous solution and the second aqueous solution. The electric conductivity was measured in pure water at 25 ° C. by the AC method (10 kHz).
It was calculated from the film resistance measured in z) and the film thickness. Further, the water content was represented by a weight increase rate in impregnating the completely dried composite membrane with water. The elastic modulus was determined using a viscoelastic spectrometer at a dynamic storage elastic modulus at 120 ° C. (1
0 Hz). Furthermore, the hydrogen peroxide resistance is 3 wt.
% Of H 2 O 2 and 4 ppm of Fe 2+ ions were immersed in an aqueous solution under boiling conditions, and evaluated by a weight loss rate after a lapse of a predetermined time. Table 1 shows the results.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】電気伝導度については、未処理のETFE
−g−PS膜(比較例2)が最も高く、リン酸ジルコニ
ウムを導入した比較例1及びキレート性ホスホン酸ジル
コニウム化合物を導入した実施例1〜3の電気伝導度
は、比較例2より低下した。これは、リン酸ジルコニウ
ム及びキレート性ホスホン酸ジルコニウム化合物が弱酸
であるためである。また、電気伝導度及びこれと相関の
ある含水率は、リン酸ジルコニウム又はキレート性ホス
ホン酸ジルコニウム化合物の導入率が多くなるほど、低
下する傾向を示した。
For the electrical conductivity, the untreated ETFE
-G-PS film (Comparative Example 2) was the highest, and the electrical conductivity of Comparative Example 1 where zirconium phosphate was introduced and Examples 1 to 3 where chelating zirconium phosphonate compound was introduced were lower than Comparative Example 2. . This is because the zirconium phosphate and the chelating zirconium phosphonate compound are weak acids. Further, the electric conductivity and the water content correlated therewith tended to decrease as the introduction rate of the zirconium phosphate or the chelating zirconium phosphonate compound increased.

【0084】耐過酸化水素性については、未処理のET
FE−g−PS膜(比較例2)が最も低く、約9分でポ
リスチレン部分がほぼ完全に分解した(重量減少率約4
0%で、ポリスチレン部分の完全分解に相当)。リン酸
ジルコニウムを導入した比較例1の耐過酸化水素性も同
様であり、約9分でポリスチレン部分がほぼ完全に分解
した。これは、リン酸ジルコニウムは、キレート性官能
基がなく、過酸化水素のラジカル化を抑制する効果に乏
しいためである。
Regarding the resistance to hydrogen peroxide, the untreated ET
The FE-g-PS membrane (Comparative Example 2) was the lowest, and the polystyrene portion was almost completely decomposed in about 9 minutes (the weight loss rate was about 4).
0% corresponds to complete decomposition of the polystyrene portion). Hydrogen peroxide resistance of Comparative Example 1 in which zirconium phosphate was introduced was the same, and the polystyrene portion was almost completely decomposed in about 9 minutes. This is because zirconium phosphate does not have a chelating functional group and has a poor effect of suppressing radicalization of hydrogen peroxide.

【0085】これに対し、キレート性ホスホン酸ジルコ
ニウム化合物を導入した実施例1〜実施例3の場合、耐
過酸化水素性は大幅に向上し、36分経過後の重量減少
率は、いずれも20%以下であった。これは、キレート
性ホスホン酸ジルコニウム化合物に含まれるアミノジ
(メチレンホスホン酸)基によってFe2+イオンが捕
捉され、不活性化されたためと考えられる。
On the other hand, in Examples 1 to 3 in which the chelating zirconium phosphonate compound was introduced, the hydrogen peroxide resistance was greatly improved, and the weight loss rate after 36 minutes passed was 20%. % Or less. This is presumably because Fe 2+ ions were trapped and inactivated by the aminodi (methylene phosphonic acid) group contained in the chelating zirconium phosphonate compound.

【0086】さらに、弾性率については、未処理のグラ
フト膜(比較例2)が最も低く、リン酸ジルコニウム又
はキレート性ホスホン酸ジルコニウムを導入した実施例
1〜3及び比較例1の弾性率は、いずれも、比較例2よ
り1桁以上向上した。これは、リン酸ジルコニウム又は
キレート性ホスホン酸ジルコニウムを複合化することに
よって、膜が補強されたためである。
Further, the elastic modulus of the untreated graft membrane (Comparative Example 2) was the lowest, and the elastic modulus of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 in which zirconium phosphate or chelating zirconium phosphonate was introduced were as follows: In each case, the result was improved by one digit or more compared to Comparative Example 2. This is because the membrane was reinforced by complexing zirconium phosphate or chelating zirconium phosphonate.

【0087】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の改変が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. is there.

【0088】例えば、本発明に係る複合化固体高分子電
解質は、単独で使用することもできるが、他の固体高分
子電解質の表面に本発明に係る複合化固体高分子電解質
を張り合わせて使用することもできる。
For example, the composite solid polymer electrolyte according to the present invention can be used alone, but the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is bonded to the surface of another solid polymer electrolyte. You can also.

【0089】また、上記実施の形態では、第1水溶液及
び第2水溶液を用いて、電解質内部でキレート性ホスホ
ン酸ジルコニウム化合物を「その場合成」する方法につ
いて主に説明したが、本発明に係る複合化固体高分子電
解質は、個別に合成したキレート性ホスホン酸ジルコニ
ウム化合物と炭化水素系固体高分子電解質とを単に混合
する方法によっても製造することができる。
Further, in the above-described embodiment, the method of “in that case” forming the chelating zirconium phosphonate compound inside the electrolyte using the first aqueous solution and the second aqueous solution has been mainly described. The composite solid polymer electrolyte can also be produced by simply mixing a separately synthesized chelating zirconium phosphonate compound and a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte.

【0090】さらに、本発明に係る複合化固体高分子電
解質は、燃料電池、SPE電解装置等、過酷な条件下で
使用される電気化学デバイスに用いられる電解質膜とし
て特に好適であるが、本発明の用途は、これに限定され
るものではなく、ハロゲン化水素酸電解装置、食塩電解
装置、水素及び/又は酸素濃縮器、湿度センサ、ガスセ
ンサ等、各種の電気化学デバイスに用いられる電解質膜
としても使用することができる。
Further, the composite solid polymer electrolyte according to the present invention is particularly suitable as an electrolyte membrane used in electrochemical devices used under severe conditions such as fuel cells and SPE electrolyzers. The use of is not limited to this, but also as an electrolyte membrane used in various electrochemical devices such as a hydrohalic acid electrolyzer, a salt electrolyzer, a hydrogen and / or oxygen concentrator, a humidity sensor, and a gas sensor. Can be used.

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明に係る複合化固体高分子電解質
は、炭化水素系固体高分子電解質と、キレート性ホスホ
ン酸ジルコニウム化合物との複合体からなるので、キレ
ート性官能基によって過酸化物のラジカル化が抑制さ
れ、耐酸化性が向上するという効果がある。また、キレ
ート性ホスホン酸ジルコニウムによって炭化水素系固体
高分子電解質が補強され、強度及び耐クリープ性が向上
するという効果がある。さらに、炭化水素系固体高分子
電解質によって主要部分が構成されるので、このような
耐酸化性、強度及び耐クリープ性に優れた電解質を安価
に得ることができるという効果がある。また、これらの
複合化固体高分子電解質を電気化学デバイス、特に、燃
料電池やSPE電解装置に用いることにより、安価で耐
久性に優れたこれらのデバイスを提供することが可能と
なるという効果がある。
The composite solid polymer electrolyte according to the present invention comprises a complex of a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte and a chelating zirconium phosphonate compound. Is suppressed, and the oxidation resistance is improved. Further, there is an effect that the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte is reinforced by the chelating zirconium phosphonate, and strength and creep resistance are improved. Further, since the main part is constituted by the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte, there is an effect that such an electrolyte having excellent oxidation resistance, strength and creep resistance can be obtained at low cost. In addition, by using these composite solid polymer electrolytes in electrochemical devices, particularly in fuel cells and SPE electrolyzers, there is an effect that these devices can be provided at low cost and excellent in durability. .

【0092】また、本発明に係る複合化固体高分子電解
質の製造方法は、炭化水素系固体高分子電解質を2種類
の原料水溶液に浸漬することにより、電解質内部でキレ
ート性ホスホン酸ジルコニウム化合物が合成されるの
で、炭化水素系固体高分子電解質の親水性部位に、キレ
ート性ホスホン酸ジルコニウム化合物を優先的に導入で
きるという効果がある。また、2種類の原料水溶液に電
解質膜を浸漬するだけのプロセスであるため、本発明に
係る複合化固体高分子電解質を簡便に製造できるという
効果がある。
Further, in the method for producing a composite solid polymer electrolyte according to the present invention, a chelating zirconium phosphonate compound is synthesized inside an electrolyte by immersing a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in two kinds of aqueous solutions of raw materials. Therefore, there is an effect that the chelating zirconium phosphonate compound can be preferentially introduced into the hydrophilic site of the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte. In addition, since the process involves only immersing the electrolyte membrane in the two kinds of raw material aqueous solutions, there is an effect that the composite solid polymer electrolyte according to the present invention can be easily manufactured.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C25B 13/08 301 C25B 13/08 301 H01B 13/00 H01B 13/00 H01M 8/02 H01M 8/02 P 8/10 8/10 (72)発明者 森本 友 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 長谷川 直樹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 神谷 厚志 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4F071 AA15C AA22C AA27C AA77C AB25 AF14 4J002 BC031 BN031 CC031 CN031 EW046 GP01 5G301 CD01 5H026 AA06 BB03 EE18 HH00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C25B 13/08 301 C25B 13/08 301 H01B 13/00 H01B 13/00 H01M 8/02 H01M 8/02 P 8/10 8/10 (72) Inventor Tomo Morimoto 41-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, 1st place at Toyota Central Research Institute Co., Ltd. 41, Yokomichi, Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Kamiya Atsushi Kamiya, Aichi-gun, Nagakute Town AB25 AF14 4J002 BC031 BN031 CC031 CN031 EW046 GP01 5G301 CD01 5H026 AA06 BB03 EE18 HH00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素系固体高分子電解質と、 該炭化水素系固体高分子電解質に複合化された、キレー
ト性官能基を有するホスホン酸ジルコニウム化合物とを
備えた複合化固体高分子電解質。
1. A composite solid polymer electrolyte comprising: a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte; and a zirconium phosphonate compound having a chelating functional group, which is complexed with the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte.
【請求項2】 前記キレート性官能基は、1又は2以上
のホスホン酸基又はカルボン酸基を備えたキレート性官
能基である請求項1に記載の複合化固体高分子電解質。
2. The composite solid polymer electrolyte according to claim 1, wherein the chelating functional group is a chelating functional group having one or more phosphonic acid groups or carboxylic acid groups.
【請求項3】 前記ホスホン酸を備えたキレート性官能
基は、アミノモノアルキレンホスホン酸基、アルキルア
ミノモノアルキレンホスホン酸基、イミノホスホン酸
基、アミノジアルキレンホスホン酸基、又は、アルキレ
ンジアミントリホスホン酸基である請求項2に記載の複
合化固体高分子電解質。
3. The chelating functional group having a phosphonic acid is an aminomonoalkylenephosphonic acid group, an alkylaminomonoalkylenephosphonic acid group, an iminophosphonic acid group, an aminodialkylenephosphonic acid group, or an alkylenediaminetriphosphonic acid. The composite solid polymer electrolyte according to claim 2, which is a group.
【請求項4】 ジルコニウムを含む第1化合物の水溶液
に、炭化水素系固体高分子電解質を浸漬する第1工程
と、 1又は2以上のホスホン酸基と、1又は2以上のキレー
ト性官能基とを備えた第2化合物の水溶液に、前記炭化
水素系固体高分子電解質を浸漬する第2工程とを備えた
複合化固体高分子電解質の製造方法。
4. A first step of immersing a hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in an aqueous solution of a first compound containing zirconium, and one or more phosphonic acid groups and one or more chelating functional groups. And d. Immersing the hydrocarbon-based solid polymer electrolyte in an aqueous solution of a second compound having the following.
【請求項5】 前記第1化合物は、ジルコニルクロライ
ドである請求項4に記載の複合化固体高分子電解質の製
造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the first compound is zirconyl chloride.
【請求項6】 前記第2化合物は、ニトリロトリス(メ
チレンホスホン酸)である請求項4又は5に記載の複合
化固体高分子電解質の製造方法。
6. The method for producing a composite solid polymer electrolyte according to claim 4, wherein the second compound is nitrilotris (methylene phosphonic acid).
【請求項7】 請求項1から3までのいずれかに記載の
複合化固体高分子電解質を備えた燃料電池。
7. A fuel cell comprising the composite solid polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 3.
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