JP2003192464A - 無機系多孔質プレート - Google Patents
無機系多孔質プレートInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貫通孔を有する無機系の自己保持性多孔質プ
レート、特にプロトン伝導性ポリマーを充填するに適し
た燃料電池用高分子固体電解質の基材のための無機系の
自己保持性多孔質プレートを提供する。 【解決手段】 （１）テトラアルコキシシラン、（２）
ジアルコキシシランおよびトリアルコキシシランからな
る群より選ばれた少なくとも１種のシラン化合物、およ
び（３）ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコ
ールおよびポリビニルアルコールからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の有機高分子化合物、を含有する液を
無機質繊維の織布または不織布基材に含浸させ、これを
焼成することによって得られる無機系多孔質プレートで
ある。
レート、特にプロトン伝導性ポリマーを充填するに適し
た燃料電池用高分子固体電解質の基材のための無機系の
自己保持性多孔質プレートを提供する。 【解決手段】 （１）テトラアルコキシシラン、（２）
ジアルコキシシランおよびトリアルコキシシランからな
る群より選ばれた少なくとも１種のシラン化合物、およ
び（３）ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコ
ールおよびポリビニルアルコールからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の有機高分子化合物、を含有する液を
無機質繊維の織布または不織布基材に含浸させ、これを
焼成することによって得られる無機系多孔質プレートで
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無機系多孔質プレー
ト、特に細孔内に各種特性を有する材料を充填すること
によりイオンの分離膜その他の応用が可能な自己保持性
を有する無機系多孔質プレートに関するものである。
ト、特に細孔内に各種特性を有する材料を充填すること
によりイオンの分離膜その他の応用が可能な自己保持性
を有する無機系多孔質プレートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多孔質ポリエチレン膜、多孔質ポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）膜のような多孔質ポリマー
膜をメタノール直接型燃料電池用高分子固体電解質の基
材として利用して、多孔質ポリマー膜の約０．１〜１μ
ｍの直径の貫通細孔にプロトン伝導性ポリマーを充填す
ることが試みられている。（Polymer Preprint、Japan
p3493〜3494、Vol.４９，No.11）
ラフルオロエチレン（PTFE）膜のような多孔質ポリマー
膜をメタノール直接型燃料電池用高分子固体電解質の基
材として利用して、多孔質ポリマー膜の約０．１〜１μ
ｍの直径の貫通細孔にプロトン伝導性ポリマーを充填す
ることが試みられている。（Polymer Preprint、Japan
p3493〜3494、Vol.４９，No.11）
【０００３】しかし上記の多孔質ポリマー膜は耐熱性が
それほど優れていないので、さらに耐熱性が優れた無機
系の自己保持性多孔質プレートが要望されている。約２
〜５０ｎｍの細孔直径を有する無機系の自己保持性多孔
質プレートとしては、特開平１１−２４６６６５号公報
にテトラアルコキシシランとアルケニルトリアルコキシ
シランを界面活性剤の存在下に重合させた自己保持性の
多孔質シリカ膜が、特開２００１−１７２０８９号公報
に４官能性アルコキシシランと１〜３官能性アルコキシ
シランと２〜４官能性アルコキシチタンを界面活性剤の
存在下に重合させた自己保持性の多孔質シリカ−チタニ
ア膜がそれぞれ開示されている。サブミクロン〜ミクロ
ンオーダーの孔径を有する多孔質無機材料については中
西の論文（例えば、Bull. Chem. Soc. Jpn.,67,1327-13
35(1994)）にテトラアルコキシシラン、ポリエチレンオ
キシド（平均分子量１０００００）をおよび酸を含む液
を加水分解してゲル化した後に８０℃で揮発成分を蒸発
させて製造することが示されている。
それほど優れていないので、さらに耐熱性が優れた無機
系の自己保持性多孔質プレートが要望されている。約２
〜５０ｎｍの細孔直径を有する無機系の自己保持性多孔
質プレートとしては、特開平１１−２４６６６５号公報
にテトラアルコキシシランとアルケニルトリアルコキシ
シランを界面活性剤の存在下に重合させた自己保持性の
多孔質シリカ膜が、特開２００１−１７２０８９号公報
に４官能性アルコキシシランと１〜３官能性アルコキシ
シランと２〜４官能性アルコキシチタンを界面活性剤の
存在下に重合させた自己保持性の多孔質シリカ−チタニ
ア膜がそれぞれ開示されている。サブミクロン〜ミクロ
ンオーダーの孔径を有する多孔質無機材料については中
西の論文（例えば、Bull. Chem. Soc. Jpn.,67,1327-13
35(1994)）にテトラアルコキシシラン、ポリエチレンオ
キシド（平均分子量１０００００）をおよび酸を含む液
を加水分解してゲル化した後に８０℃で揮発成分を蒸発
させて製造することが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報は細
孔直径が数十ｎｍ程度以下であり、細孔内にプロトン伝
導性ポリマー等を充填することはできず、分離膜として
使用するときは孔の物理的性質に依存した性質しか活か
すことができない。一方、上記論文で得られるものはバ
ルク体であり、このバルク体を薄板化するには研磨工程
が必要となるので煩雑であり、実用的ではない。
孔直径が数十ｎｍ程度以下であり、細孔内にプロトン伝
導性ポリマー等を充填することはできず、分離膜として
使用するときは孔の物理的性質に依存した性質しか活か
すことができない。一方、上記論文で得られるものはバ
ルク体であり、このバルク体を薄板化するには研磨工程
が必要となるので煩雑であり、実用的ではない。
【０００５】本発明は以上のような問題点を解決して、
メタノール直接型燃料電池用高分子固体電解質の基材に
適した、細孔直径が０．１〜１０μｍである貫通孔を有
する耐熱性が優れた無機系の自己保持性多孔質プレート
を研磨工程を要することなく提供することを目的とす
る。
メタノール直接型燃料電池用高分子固体電解質の基材に
適した、細孔直径が０．１〜１０μｍである貫通孔を有
する耐熱性が優れた無機系の自己保持性多孔質プレート
を研磨工程を要することなく提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）テトラ
アルコキシシラン、（２）ジアルコキシシランおよびト
リアルコキシシランからなる群より選ばれた少なくとも
１種のシラン化合物、および（３）ポリエチレンオキシ
ド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレングリコ
ールおよびポリビニルアルコールからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の有機高分子化合物、を含有する液を
無機質繊維の織布または不織布基材に含浸させ、これを
焼成することによって得られる無機系多孔質プレートで
ある。
アルコキシシラン、（２）ジアルコキシシランおよびト
リアルコキシシランからなる群より選ばれた少なくとも
１種のシラン化合物、および（３）ポリエチレンオキシ
ド（ポリエチレングリコール）、ポリプロピレングリコ
ールおよびポリビニルアルコールからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の有機高分子化合物、を含有する液を
無機質繊維の織布または不織布基材に含浸させ、これを
焼成することによって得られる無機系多孔質プレートで
ある。
【０００７】本発明で用いられる不織布または織布は
０．０３ｍｍ〜２ｍｍの厚み（厚み方向に２．９ＭＰａ
の一様な面圧を加えたときの厚み）および１０〜２２０
ｇ／ｍ 2の目付を有することが好ましい。より好ましく
は２０〜１２０ｇ／ｍ2である。厚みが０．０３ｍｍ未
満または目付が１０ｇ／ｍ2未満では無機系多孔質プレ
ートの機械的強度が低くなるとともに無機系多孔質プレ
ート内の細孔体積が小さすぎて細孔に充分な量の高分子
固体電解質を充填させることが困難になる。厚みが２ｍ
ｍを超えたり目付が２２０ｇ／ｍ2を超えると無機系多
孔質プレートが厚くなり過ぎる。不織布は織布よりも大
きな空隙率が得られやすいので、例えばセラミックスペ
ーパーのような不織布が特に好ましく用いられる。
０．０３ｍｍ〜２ｍｍの厚み（厚み方向に２．９ＭＰａ
の一様な面圧を加えたときの厚み）および１０〜２２０
ｇ／ｍ 2の目付を有することが好ましい。より好ましく
は２０〜１２０ｇ／ｍ2である。厚みが０．０３ｍｍ未
満または目付が１０ｇ／ｍ2未満では無機系多孔質プレ
ートの機械的強度が低くなるとともに無機系多孔質プレ
ート内の細孔体積が小さすぎて細孔に充分な量の高分子
固体電解質を充填させることが困難になる。厚みが２ｍ
ｍを超えたり目付が２２０ｇ／ｍ2を超えると無機系多
孔質プレートが厚くなり過ぎる。不織布は織布よりも大
きな空隙率が得られやすいので、例えばセラミックスペ
ーパーのような不織布が特に好ましく用いられる。
【０００８】不織布または織布を構成する無機繊維は２
〜２０μｍの平均直径を有することが好ましい。無機繊
維としてはガラス繊維；シリカ、ジルコニア、チタニ
ア、アルミナ、酸化スズなどからなるセラミックスの繊
維またはホイスカ；金属繊維；炭素繊維等を用いること
ができる。
〜２０μｍの平均直径を有することが好ましい。無機繊
維としてはガラス繊維；シリカ、ジルコニア、チタニ
ア、アルミナ、酸化スズなどからなるセラミックスの繊
維またはホイスカ；金属繊維；炭素繊維等を用いること
ができる。
【０００９】本発明において、上記織布または不織布基
材に含浸させる液に含有させるテトラアルコキシシラン
としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、およびテトラプロポキシシランの単体またはこれら
の混合物が好適に用いられる。またこの液に含有させる
ジアルコキシシランとはアルキル基、アリール基、アル
キレン基のような有機基を含有するジアルコキシシラン
であり、例えばジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ
メトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル
ジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフ
ェニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、
ジビニルジメトキシシランなどが好適に用いられる。ま
たこの液に含有させるトリアルコキシシランとはアルキ
ル基、アリール基、アルキレン基のような有機基を含有
するトリアルコキシシランであり、例えばメチルトリメ
トキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリ
メトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニル
トリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビ
ニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランな
どが好適に用いられる。ジアルコキシシランまたは／お
よびトリアルコキシシランを該液に含有させることによ
り、得られる無機系多孔質プレートの細孔の表面に前記
有機基が存在するようになり、細孔内に充填した親油性
の材料例えばプロトン伝導性ポリマーの付着力を増大す
ることができる。該液中のテトラアルコキシシランの含
有量に対してジアルコキシシランまたは／およびトリア
ルコキシシランの含有量が少なすぎると充填剤料の付着
力増大の効果が得られず、逆にこの含有量が多すぎると
無機系多孔質プレートの機械的強度が低下する。従って
該液中のテトラアルコキシシラン量に対する前記シラン
化合物量（合計）のモル分率は好ましくは２〜２００モ
ル％であり、より好ましくは１０〜１００モル％であ
る。
材に含浸させる液に含有させるテトラアルコキシシラン
としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、およびテトラプロポキシシランの単体またはこれら
の混合物が好適に用いられる。またこの液に含有させる
ジアルコキシシランとはアルキル基、アリール基、アル
キレン基のような有機基を含有するジアルコキシシラン
であり、例えばジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ
メトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル
ジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフ
ェニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、
ジビニルジメトキシシランなどが好適に用いられる。ま
たこの液に含有させるトリアルコキシシランとはアルキ
ル基、アリール基、アルキレン基のような有機基を含有
するトリアルコキシシランであり、例えばメチルトリメ
トキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリ
メトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニル
トリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビ
ニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランな
どが好適に用いられる。ジアルコキシシランまたは／お
よびトリアルコキシシランを該液に含有させることによ
り、得られる無機系多孔質プレートの細孔の表面に前記
有機基が存在するようになり、細孔内に充填した親油性
の材料例えばプロトン伝導性ポリマーの付着力を増大す
ることができる。該液中のテトラアルコキシシランの含
有量に対してジアルコキシシランまたは／およびトリア
ルコキシシランの含有量が少なすぎると充填剤料の付着
力増大の効果が得られず、逆にこの含有量が多すぎると
無機系多孔質プレートの機械的強度が低下する。従って
該液中のテトラアルコキシシラン量に対する前記シラン
化合物量（合計）のモル分率は好ましくは２〜２００モ
ル％であり、より好ましくは１０〜１００モル％であ
る。
【００１０】また、本発明で用いられるポリエチレンオ
キシドはテトラアルコキシシランおよび前記シラン化合
物と混合した後、テトラアルコキシシランおよび前記シ
ラン化合物の重合が進むにつて相分離を起こし、０．１
〜１０μｍの直径の連続細孔を生成させるのに重要な働
きを示す。ポリエチレンオキシドの分子量としては５０
００〜１０００００のものが好適に用いられる。分子量
が５０００未満では細孔の直径が０．１μｍ未満とな
り、１０００００を超えると細孔の直径が１０μｍを超
えてしまう。ポリエチレンオキシドの代わりにポリプロ
ピレングリコールまたはポリビニルアルコールを使用す
ることができる。ポリプロピレングリコールとしては５
００〜１０００の平均分子量を有するものが好適に用い
られ、ポリビニルアルコールとしては２０００〜８００
００の平均分子量を有するものが好適に用いられる。
キシドはテトラアルコキシシランおよび前記シラン化合
物と混合した後、テトラアルコキシシランおよび前記シ
ラン化合物の重合が進むにつて相分離を起こし、０．１
〜１０μｍの直径の連続細孔を生成させるのに重要な働
きを示す。ポリエチレンオキシドの分子量としては５０
００〜１０００００のものが好適に用いられる。分子量
が５０００未満では細孔の直径が０．１μｍ未満とな
り、１０００００を超えると細孔の直径が１０μｍを超
えてしまう。ポリエチレンオキシドの代わりにポリプロ
ピレングリコールまたはポリビニルアルコールを使用す
ることができる。ポリプロピレングリコールとしては５
００〜１０００の平均分子量を有するものが好適に用い
られ、ポリビニルアルコールとしては２０００〜８００
００の平均分子量を有するものが好適に用いられる。
【００１１】本発明で使用するテトラアルコキシシラ
ン、前記シラン化合物およびポリエチレンオキシドのよ
うな有機高分子化合物を含有する液は金属アルコキシド
１００重量部に対して有機高分子化合物を３〜３０重量
部含有することが好ましい。有機高分子化合物が少なす
ぎると得られる無機系多孔質プレートの空孔率が２０％
未満となり、また細孔が連続した貫通孔を形成しにくく
なる。有機高分子化合物が少なすぎると得られる無機系
多孔質プレートの機械的強度が低下する。
ン、前記シラン化合物およびポリエチレンオキシドのよ
うな有機高分子化合物を含有する液は金属アルコキシド
１００重量部に対して有機高分子化合物を３〜３０重量
部含有することが好ましい。有機高分子化合物が少なす
ぎると得られる無機系多孔質プレートの空孔率が２０％
未満となり、また細孔が連続した貫通孔を形成しにくく
なる。有機高分子化合物が少なすぎると得られる無機系
多孔質プレートの機械的強度が低下する。
【００１２】該液にはテトラアルコキシシランおよび前
記シラン化合物を加水分解および重合させるための触媒
としては塩酸、硝酸などの酸を含有させる。焼結後の残
留物から考え、硝酸が好適に用いられる。酸の使用量は
テトラアルコキシシランおよび前記シラン化合物の合計
１００重量部に対して１０-5〜１０重量部が好ましく、
より好ましくは１０-3〜１.０重量部である。
記シラン化合物を加水分解および重合させるための触媒
としては塩酸、硝酸などの酸を含有させる。焼結後の残
留物から考え、硝酸が好適に用いられる。酸の使用量は
テトラアルコキシシランおよび前記シラン化合物の合計
１００重量部に対して１０-5〜１０重量部が好ましく、
より好ましくは１０-3〜１.０重量部である。
【００１３】また該液にはテトラアルコキシシランおよ
び前記シラン化合物の加水分解のために水を含有させ
る。水の量は、酸触媒の水分を含めて、テトラアルコキ
シシランおよび前記シラン化合物シランの合計１００重
量部に対して１０〜３００重量部である。
び前記シラン化合物の加水分解のために水を含有させ
る。水の量は、酸触媒の水分を含めて、テトラアルコキ
シシランおよび前記シラン化合物シランの合計１００重
量部に対して１０〜３００重量部である。
【００１４】さらに、該液にチタン、ジルコニウムまた
はアルミニウムのアルコキシドを酸化物換算でテトラア
ルコキシシランおよび前記シラン化合物の合計量に対し
て１０モル％以下含有させることもできる。また該液を
含浸させる基材の種類に応じて該液に０．０１〜１重量
％のシランカップリング剤またはチタンカップリング剤
を添加しても良い。
はアルミニウムのアルコキシドを酸化物換算でテトラア
ルコキシシランおよび前記シラン化合物の合計量に対し
て１０モル％以下含有させることもできる。また該液を
含浸させる基材の種類に応じて該液に０．０１〜１重量
％のシランカップリング剤またはチタンカップリング剤
を添加しても良い。
【００１５】本発明において、無機質繊維の織布または
不織布基材に該液を塗布、浸漬等により含浸させる。そ
の後に５時間〜４８時間保持してテトラアルコキシシラ
ンおよび前記シラン化合物の加水分解・縮重合反応およ
び乾燥させる。その後に３００℃以下で３０分〜５時
間、加熱焼成して、該有機高分子化合物を気化させるこ
とにより、該基材で補強された有機基を有するシリカゲ
ルの多孔質プレートが得られる。このプレートの細孔部
分は主として該有機高分子化合物が存在していた場所と
一致する。
不織布基材に該液を塗布、浸漬等により含浸させる。そ
の後に５時間〜４８時間保持してテトラアルコキシシラ
ンおよび前記シラン化合物の加水分解・縮重合反応およ
び乾燥させる。その後に３００℃以下で３０分〜５時
間、加熱焼成して、該有機高分子化合物を気化させるこ
とにより、該基材で補強された有機基を有するシリカゲ
ルの多孔質プレートが得られる。このプレートの細孔部
分は主として該有機高分子化合物が存在していた場所と
一致する。
【００１６】無機系多孔質プレートは三次元網目多孔構
造、すなわち原料の金属アルコキシドに由来する金属酸
化物が立体的に繋がった三次元状の網目構造をしてい
る。無機系多孔質プレートの細孔はプレートの一方表面
から他方表面に貫通しており、好ましくは細孔も三次元
網目を構成している。
造、すなわち原料の金属アルコキシドに由来する金属酸
化物が立体的に繋がった三次元状の網目構造をしてい
る。無機系多孔質プレートの細孔はプレートの一方表面
から他方表面に貫通しており、好ましくは細孔も三次元
網目を構成している。
【００１７】この三次元網目多孔質構造は、その細孔径
が０．１〜１０μｍであることが好ましく、より好まし
くは、０．２〜５μｍである。細孔径は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）などで、表面を撮影した写真から、１０
０個の細孔の直径の平均値から求めることができる。
が０．１〜１０μｍであることが好ましく、より好まし
くは、０．２〜５μｍである。細孔径は、走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）などで、表面を撮影した写真から、１０
０個の細孔の直径の平均値から求めることができる。
【００１８】三次元網目微多孔質構造の空孔率は、２０
〜９０％であることが好ましい。より好ましくは５０〜
９０％である。空孔率は、無機系多孔質プレート全体積
から無機繊維およびシリカの占める体積を減じたものを
無機系多孔質プレート全体積で除した百分率（％）であ
る。空孔率は、無機系多孔質プレートの重量、この無機
系多孔質プレートに液体例えば水を含浸させて多孔質プ
レートの細孔を液体で充填したものの重量および無機系
多孔質プレート全体積から計算して求めることができ
る。
〜９０％であることが好ましい。より好ましくは５０〜
９０％である。空孔率は、無機系多孔質プレート全体積
から無機繊維およびシリカの占める体積を減じたものを
無機系多孔質プレート全体積で除した百分率（％）であ
る。空孔率は、無機系多孔質プレートの重量、この無機
系多孔質プレートに液体例えば水を含浸させて多孔質プ
レートの細孔を液体で充填したものの重量および無機系
多孔質プレート全体積から計算して求めることができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】［実施例１］分子量１００００の
ポリエチレンオキシド０．７ｇを水１０ｃｃに溶解し、
これに１モル／Ｌの硝酸０．１ｃｃを加えて撹拌した。
ここにテトラメトキシシラン３ｃｃとメチルトリエトキ
シシラン３ｃｃを加えて均一になるまで撹拌した。この
ようにして作製したゾルをガラス板上に配した５ｃｍ×
５ｃｍで厚み２５０μｍのセラミックスペーパー（新日
化サーマルセラミックス社製、品番は１２６０Ｉ）の上
に滴下し、このゾルを滴下したセラミックスペーパーを
上から他のガラス板を載せて２枚のガラス板で挟む形に
した。ゾルはセラミックスペーパーの空隙に含浸する。
ガラス板で挟んだセラミックスペーパーを密閉容器に入
れ、４０℃で２４時間保持した後、密閉容器から取り出
して開放系において４０℃で２４時間乾燥させた。この
ようにして作製した基材をさらに空気中で３００℃で２
時間加熱焼成することにより７５％の空孔率を有する２
５０μｍの厚みの多孔質プレートを得た。得られた多孔
質プレートの表面を電子顕微鏡写真で観察したところ、
図１および図２に示すようにセラミックスペーパーの繊
維１、１’の間にシリカゲル２が存在しており、シリカ
ゲル２には直径約４μｍの連続細孔３（黒い部分）が三
次元網目状に形成されていた。
ポリエチレンオキシド０．７ｇを水１０ｃｃに溶解し、
これに１モル／Ｌの硝酸０．１ｃｃを加えて撹拌した。
ここにテトラメトキシシラン３ｃｃとメチルトリエトキ
シシラン３ｃｃを加えて均一になるまで撹拌した。この
ようにして作製したゾルをガラス板上に配した５ｃｍ×
５ｃｍで厚み２５０μｍのセラミックスペーパー（新日
化サーマルセラミックス社製、品番は１２６０Ｉ）の上
に滴下し、このゾルを滴下したセラミックスペーパーを
上から他のガラス板を載せて２枚のガラス板で挟む形に
した。ゾルはセラミックスペーパーの空隙に含浸する。
ガラス板で挟んだセラミックスペーパーを密閉容器に入
れ、４０℃で２４時間保持した後、密閉容器から取り出
して開放系において４０℃で２４時間乾燥させた。この
ようにして作製した基材をさらに空気中で３００℃で２
時間加熱焼成することにより７５％の空孔率を有する２
５０μｍの厚みの多孔質プレートを得た。得られた多孔
質プレートの表面を電子顕微鏡写真で観察したところ、
図１および図２に示すようにセラミックスペーパーの繊
維１、１’の間にシリカゲル２が存在しており、シリカ
ゲル２には直径約４μｍの連続細孔３（黒い部分）が三
次元網目状に形成されていた。
【００２０】アクリル酸、硫酸、ジビニルベンゼンおよ
び水溶性アゾ系重合開始剤の混合溶液を上記多孔質プレ
ートの細孔内で重合することにより、プロトン伝導性ポ
リマーを充填したメタノール直接型燃料電池用高分子固
体電解質が得られた。プロトン伝導性ポリマーは多孔質
プレートの細孔内に強固に付着していることが確かめら
れた。
び水溶性アゾ系重合開始剤の混合溶液を上記多孔質プレ
ートの細孔内で重合することにより、プロトン伝導性ポ
リマーを充填したメタノール直接型燃料電池用高分子固
体電解質が得られた。プロトン伝導性ポリマーは多孔質
プレートの細孔内に強固に付着していることが確かめら
れた。
【００２１】［実施例２］分子量１００００のポリエチ
レンオキシド０．５ｇを水２ｃｃに溶解し、これに１モ
ル／Ｌの硝酸３ｃｃを加えて撹拌した。ここにテトラエ
トキシシラン３ｃｃとジフェニルジエトキシシラン２ｃ
ｃを加えて均一になるまで撹拌した。このようにして作
製したゾルをガラス基板上に配したセラミックスペーパ
ー（新日化サーマルセラミックス社製）の上に滴下し、
このゾルを滴下したセラミックスペーパーを上からガラ
ス基板で挟む形にした。ガラス基板で挟んだセラミック
スペーパーを密閉容器に入れ、４０℃で２４時間保持し
た後、密閉容器から取り出して開放系において４０℃で
２４時間乾燥させた。このようにして作製した基材を３
００℃で２時間焼成することにより６０％の空孔率を有
する２５０μｍの厚みの多孔質プレートを得た。得られ
た多孔質プレートの表面を電子顕微鏡写真で観察したと
ころ、直径約２μｍの連続細孔３が三次元網目状に形成
されていた。
レンオキシド０．５ｇを水２ｃｃに溶解し、これに１モ
ル／Ｌの硝酸３ｃｃを加えて撹拌した。ここにテトラエ
トキシシラン３ｃｃとジフェニルジエトキシシラン２ｃ
ｃを加えて均一になるまで撹拌した。このようにして作
製したゾルをガラス基板上に配したセラミックスペーパ
ー（新日化サーマルセラミックス社製）の上に滴下し、
このゾルを滴下したセラミックスペーパーを上からガラ
ス基板で挟む形にした。ガラス基板で挟んだセラミック
スペーパーを密閉容器に入れ、４０℃で２４時間保持し
た後、密閉容器から取り出して開放系において４０℃で
２４時間乾燥させた。このようにして作製した基材を３
００℃で２時間焼成することにより６０％の空孔率を有
する２５０μｍの厚みの多孔質プレートを得た。得られ
た多孔質プレートの表面を電子顕微鏡写真で観察したと
ころ、直径約２μｍの連続細孔３が三次元網目状に形成
されていた。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、プロトン伝導性ポリマー
のようなポリマー等各種分離・透過機能を有する物質を
強固な付着力で充填できる自己保持性に優れた、高分子
固体電解質の基材に適した多孔質プレートが得られた。
のようなポリマー等各種分離・透過機能を有する物質を
強固な付着力で充填できる自己保持性に優れた、高分子
固体電解質の基材に適した多孔質プレートが得られた。
【図１】 本発明の多孔質プレート表面の電子顕微鏡写
真である。倍率については、写真の右下の矢印の両端間
距離が１００μｍを表している。
真である。倍率については、写真の右下の矢印の両端間
距離が１００μｍを表している。
【図２】 図１の多孔質プレート表面の異なる倍率の電
子顕微鏡写真である。倍率については、写真の右下の矢
印の両端間距離が１２μｍを表している。
子顕微鏡写真である。倍率については、写真の右下の矢
印の両端間距離が１２μｍを表している。
Claims (8)
- 【請求項１】（１）テトラアルコキシシラン、（２）ジ
アルコキシシランおよびトリアルコキシシランからなる
群より選ばれた少なくとも１種のシラン化合物、および
（３）ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコー
ルおよびポリビニルアルコールからなる群より選ばれた
少なくとも１種の有機高分子化合物、を含有する液を無
機質繊維の織布または不織布基材に含浸させ、これを焼
成することによって得られる無機系多孔質プレート。 - 【請求項２】 該液中のテトラアルコキシシランに対す
る、前記シラン化合物の合計量のモル分率が２〜２００
モル％であり、テトラアルコキシシランと前記シラン化
合物の合計１００重量部に対して該有機高分子化合物を
３〜３０重量部含有する請求項１記載の無機系多孔質プ
レート。 - 【請求項３】 該ポリエチレンオキシドは５０００〜１
０００００の平均分子量を有するものである請求項１ま
たは２記載の無機系多孔質プレート。 - 【請求項４】 該ポリプロピレングリコールは５００〜
１０００の平均分子量を有するものである請求項１また
は２記載の無機系多孔質プレート。 - 【請求項５】 該ポリビニルアルコールは２０００〜８
００００の平均分子量を有するものである請求項１また
は２記載の無機系多孔質プレート。 - 【請求項６】 該テトラアルコキシシランがテトラメト
キシシラン、テトラエトキシシランおよびテトラプロポ
キシシランよりなる群から選ばれた少なくとも１種であ
る請求項１〜５のいずれか１項に記載の無機系多孔質プ
レート。 - 【請求項７】 ０.１〜２ｍｍの厚みを有し、０．１〜
１０μｍの直径の貫通細孔が３次元の網目状に連続し、
空孔率が２０〜９０％である請求項１〜６のいずれか１
項に記載の無機系多孔質プレート。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の無
機系多孔質プレートからなるプロトン伝導性ポリマーを
充填するに適した燃料電池用固体電解質の基材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387053A JP3879506B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 無機系多孔質プレート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387053A JP3879506B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 無機系多孔質プレート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003192464A true JP2003192464A (ja) | 2003-07-09 |
| JP3879506B2 JP3879506B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=27596000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001387053A Expired - Fee Related JP3879506B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 無機系多孔質プレート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3879506B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007213852A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Kyushu Institute Of Technology | 燃料電池用電解質膜とその製法及びそれを用いた燃料電池 |
| WO2011111367A1 (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-15 | 日本板硝子株式会社 | 固体電解質膜用の補強シート |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001387053A patent/JP3879506B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007213852A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Kyushu Institute Of Technology | 燃料電池用電解質膜とその製法及びそれを用いた燃料電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3879506B2 (ja) | 2007-02-14 |
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