JP2003208814A - High ion conductive solid electrolyte and electrochemical system using it - Google Patents

High ion conductive solid electrolyte and electrochemical system using it

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JP2003208814A JP2002004151A JP2002004151A JP2003208814A JP 2003208814 A JP2003208814 A JP 2003208814A JP 2002004151 A JP2002004151 A JP 2002004151A JP 2002004151 A JP2002004151 A JP 2002004151A JP 2003208814 A JP2003208814 A JP 2003208814A
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acid compound
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive high ion conductive solid electrolyte using an organic-inorganic composite compound having both water absorbing property and water resisting property, and an electrochemical system using it. <P>SOLUTION: This high ion conductive solid electrolyte comprising a composite compound of a stannic acid compound containing water and polyvinyl alcohol is a basic constituent. After neutralizing aqueous solution obtained by dissolving alkali metal salt of stannic acid and polyvinyl alcohol by acid and removing water serving as a solvent, unnecessary salt is removed to obtain the stannic acid compound, and the high ion conductive solid electrolyte comprising the stannic acid compound, polyvinyl alcohol and water, and various kinds of electrochemical systems using it are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は燃料電池等に適用可
能なプロトン(水素イオン)高伝導性固体電解質あるい
は水酸化物イオン高伝導性固体電解質と、該高イオン伝
導性固体電解質を使用した燃料電池その他の電気化学シ
ステムに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a proton (hydrogen ion) high conductivity solid electrolyte or hydroxide ion high conductivity solid electrolyte applicable to fuel cells and the like, and a fuel using the high ion conductivity solid electrolyte. It relates to batteries and other electrochemical systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からプロトン伝導性固体電解質を用
いた電気化学システムとして、燃料電池、除湿器あるい
は電気分解型水素生成装置などの電解装置が実用化され
ているが、例えば固体高分子型燃料電池は、下記の
(1)式に示したように負極に供給される水素の電気化
学的酸化反応、(2)式に示したように正極に供給され
る酸素の電気化学的還元反応及びその間の電解質中のプ
ロトン移動からなる反応によって電流が流れ、電気エネ
ルギーが取り出される。 H→ 2H+2e …………………………(1) 1/2O+ 2H+2e → HO ……………(2)
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electrochemical system using a proton conductive solid electrolyte, an electrolytic device such as a fuel cell, a dehumidifier or an electrolysis type hydrogen generator has been put into practical use. The battery has an electrochemical oxidation reaction of hydrogen supplied to the negative electrode as shown in the following formula (1), an electrochemical reduction reaction of oxygen supplied to the positive electrode as shown in the formula (2), and An electric current flows by the reaction consisting of proton transfer in the electrolyte, and electric energy is taken out. H 2 → 2H + + 2e ………………………… (1) 1 / 2O 2 + 2H + + 2e → H 2 O ………… (2)

【0003】負極に供給される燃料がメタノール等の水
素以外のものを用いる燃料電池もあるが、この場合でも
燃料が負極で電気化学的に酸化されてプロトンを放出す
る反応は同様に行われており、プロトン伝導性固体電解
質を利用して作動させることができる。
Some fuel cells use a fuel other than hydrogen, such as methanol, as the fuel supplied to the negative electrode. Even in this case, the reaction in which the fuel is electrochemically oxidized at the negative electrode to release a proton is similarly performed. And can be operated using a proton conductive solid electrolyte.

【0004】電解装置としては例えば電気分解型水素生
成装置が実用化されている。この電気分解型水素生成装
置は燃料電池における前記(1)式と(2)式の反応と
は逆の反応で水素を生成するものであって、水と電力だ
けでオンサイトに純度の高い水素が得られるので、水素
ボンベが不要になるという利点がある。又、固体電解質
の利用によって電解質を含まない真水を導入するだけで
容易に電気分解を行うことができる。製紙業の分野にお
いても同様なシステムによって漂白用の過酸化水素を下
記の(3)式を用いた電解法によりオンサイトに製造す
る試みがなされている(電気化学,69,No3,154
−159(2001)を参照)。 O+ HO+2e → HO + OH ……………(3)
As an electrolysis device, for example, an electrolysis type hydrogen generation device has been put into practical use. This electrolysis-type hydrogen generator produces hydrogen by a reaction opposite to the reactions of the above formulas (1) and (2) in the fuel cell, and hydrogen of high purity is produced on-site only by water and electric power. Therefore, there is an advantage that a hydrogen cylinder is unnecessary. Further, by utilizing the solid electrolyte, electrolysis can be easily carried out only by introducing fresh water containing no electrolyte. In the field of paper manufacturing, an attempt has been made to produce hydrogen peroxide for bleaching on-site by an electrolytic method using the following formula (3) by a similar system (Electrochemistry, 69, No. 3, 154).
-159 (2001)). O 2 + H 2 O + 2e → HO 2 + OH ……………… (3)

【0005】除湿器は燃料電池や水素生成装置と同様に
プロトン伝導性固体電解質膜を正負両極で挟む構造であ
り、正負両極間に電圧を印加すると、正極では下記の
(4)式の反応によって水が酸素とプロトンに分解さ
れ、固体電解質を通って負極に移動したプロトンが
(5)式の反応によって再び空気中の酸素と結合して水
に戻り、これらの反応の結果として正極側から負極側に
水が移動したことによって正極側で除湿される。 HO → 1/2O+2H+2e …………………(4) 1/2O+ 2H+2e → HO …………………(5)
The dehumidifier has a structure in which a proton conductive solid electrolyte membrane is sandwiched between positive and negative electrodes like a fuel cell and a hydrogen generator, and when a voltage is applied between the positive and negative electrodes, the positive electrode is subjected to the reaction of the following equation (4). Water is decomposed into oxygen and protons, and the protons that have moved to the negative electrode through the solid electrolyte are again bound to oxygen in the air by the reaction of formula (5) and returned to water. As a result of these reactions, the positive electrode side moves to the negative electrode side. Since the water has moved to the side, it is dehumidified on the positive electrode side. H 2 O → 1 / 2O 2 + 2H + + 2e ……………… (4) 1 / 2O 2 + 2H + + 2e → H 2 O ………… (5)

【0006】電気分解型水素生成装置と同様な動作原理
によって水を分解して除湿することも可能であり、水分
蒸発冷風機と組み合わせた空調機も提案されている(平
成12年電気学会全国大会講演論文集,P3373(2
000)を参照)。
[0006] It is also possible to decompose water to dehumidify it by the same operating principle as that of the electrolysis type hydrogen generator, and an air conditioner combined with a moisture evaporative cooler has also been proposed (the 2000 Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan). Proceedings, P3373 (2
000)).

【0007】上記により実用化されているシステムは何
れも固体電解質としてナフィオン膜(Nafion)に代表さ
れるパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜が用いられ
ている。また、各種センサ、エレクトロクロミックデバ
イスなども本質的には上記と同様な動作原理に基づくシ
ステムであり、正極,負極の異なる2種の酸化還元対間
の電解質中をプロトンが移動することによって作動する
ので、プロトン伝導性固体電解質を用いることができ
る。現在ではこれらプロトン伝導性固体電解質を用いた
システムの実証研究も行われている。
In all of the systems put to practical use as described above, a perfluorosulfonic acid ion exchange membrane represented by Nafion membrane is used as a solid electrolyte. Also, various sensors, electrochromic devices, etc. are essentially a system based on the same operation principle as described above, and operate by moving protons in the electrolyte between two types of redox couples having different positive and negative electrodes. Therefore, a proton conductive solid electrolyte can be used. At present, empirical studies on systems using these proton-conducting solid electrolytes are also being conducted.

【0008】水素センサは水素濃度による電極電位の変
化を利用するものであり、電解質材料としては例えばポ
リビニルアルコールを主体とした固体電解質などが提案
されている(Sensors and Actuators, 11,377−
386(1987)を参照)。更に電極電位の変化ある
いはイオン伝導度の変化を利用して湿度センサに応用す
ることも可能である。
The hydrogen sensor utilizes a change in electrode potential depending on hydrogen concentration, and a solid electrolyte mainly composed of polyvinyl alcohol has been proposed as an electrolyte material (Sensors and Actuators, 11, 377-).
386 (1987)). Further, it can be applied to a humidity sensor by utilizing a change in electrode potential or a change in ionic conductivity.

【0009】エレクトロクロミックデバイスは例えば負
極にWO等を用いて電場をかけると下記の(6)式の
反応によって発色することを利用しており、表示デバイ
スや遮光ガラスへの用途が考えられている。このシステ
ムにおいては固体電解質として無機化合物であるSn
(HPO4)・H2Oなどが提案されている(Bull.Chem.So
c.Jpn.,60,747−752(1987)を参照)。 WO+xH+xe → HxWO(発色)………………(6)
The electrochromic device utilizes, for example, that when an electric field is applied to the negative electrode by using WO 3 or the like, color is developed by the reaction of the following formula (6), and it is considered to be used as a display device or a light-shielding glass. There is. In this system, Sn, which is an inorganic compound, is used as the solid electrolyte.
(HPO 4 ) .H 2 O etc. have been proposed (Bull.Chem.So
c. Jpn., 60, 747-752 (1987)). WO 3 + xH + + xe → HxWO 3 (coloring) ……………… (6)

【0010】その外にも原理的にプロトン伝導性固体電
解質を利用して作動する電気化学システムとして、一次
電池,二次電池,光スイッチ,電解水製造装置等が挙げ
られる。例えば二次電池としてのニッケル水素電池は、
負極に水素吸蔵合金、正極に水酸化ニッケル、電解液と
してアルカリ電解液を用いており、下記の(7)式,
(8)式に示したように充放電時に負極ではプロトンの
電気化学的酸化還元と水素吸蔵合金への水素の吸蔵が起
こる。 〔充電〕 HO + e → H(吸蔵)+ OH …………(7) 〔放電〕 H(吸蔵)+ OH → HO + e …………(8)
In addition to the above, as an electrochemical system which operates in principle using a proton conductive solid electrolyte, there are primary batteries, secondary batteries, optical switches, electrolyzed water producing devices and the like. For example, a nickel hydrogen battery as a secondary battery is
A hydrogen storage alloy is used for the negative electrode, nickel hydroxide is used for the positive electrode, and an alkaline electrolyte is used as the electrolytic solution.
As shown in the formula (8), at the time of charging and discharging, electrochemical oxidation-reduction of protons and storage of hydrogen in the hydrogen storage alloy occur in the negative electrode. [Charge] H 2 O + e → H (storage) + OH ··· (7) [Discharge] H (storage) + OH → H 2 O + e ··· (8)

【0011】正極では下記の(9)式,(10)式に示
したように水酸化ニッケルの電気化学的酸化還元反応が
起きる。 〔充電〕Ni(OH)+OH→ NiOOH+HO+e ……(9) 〔放電〕NiOOH+HO+e→Ni(OH)+OH ……(10) この電池の充放電反応は電解質中をプロトンもしくは水
酸化物イオンが移動することによって成立し、原理的に
はプロトン伝導性固体電解質を利用することができる
が、従来は固体電解質ではないアルカリ電解液が用いら
れている。
At the positive electrode, an electrochemical redox reaction of nickel hydroxide occurs as shown in the following equations (9) and (10). [Charging] Ni (OH) 2 + OH - → NiOOH + H 2 O + e - ...... (9) [discharge] NiOOH + H 2 O + e - → Ni (OH) 2 + OH - ...... (10) The charge and discharge reaction in the electrolyte of the battery It is established by the movement of protons or hydroxide ions, and in principle a proton conductive solid electrolyte can be used, but conventionally, an alkaline electrolyte that is not a solid electrolyte has been used.

【0012】光スイッチとしては例えばイットリウムを
負極に使用したものが提案されている(J.Electrochem.
Soc.,Vol.143,No.10,3348−3353(1
996)を参照)。電場をかけることによってイットリ
ウムが下記の(11)式のように水素化されて光を透過
するので、光の透過と不透過を電場により切り替えるこ
とができる。このシステムも原理的にはプロトン伝導性
固体電解質を利用することができるが、従来はアルカリ
電解液が用いられている。 Y+3/2HO+3e → YH+3OH ……………(11)
As an optical switch, one using yttrium as a negative electrode has been proposed (J. Electrochem.
Soc., Vol. 143, No. 10, 3348-3353 (1
996)). By applying an electric field, yttrium is hydrogenated and transmits light as shown in the following equation (11), so that transmission and non-transmission of light can be switched by the electric field. In principle, this system can also utilize a proton conductive solid electrolyte, but conventionally an alkaline electrolyte has been used. Y + 3 / 2H 2 O + 3e → YH 3 + 3OH …………… (11)

【0013】電解水は電解反応を行った水であり、還元
側、酸化側で効能が異なるが、健康に良い作用,殺菌作
用,洗浄作用,農作物の生育を促進する作用があり、飲
料水,食品用水,洗浄水,農業用水などの様々な用途が
ある。電解反応は水が電解質を含むことで促進される
が、水に電解質を溶解させると、使用の際その電解質を
除去する必要が生じる場合がある。固体電解質を用いた
場合には電解質除去の手間が必要なくなる。
Electrolyzed water is water that has undergone an electrolysis reaction, and has different effects on the reducing side and the oxidizing side, but it has a good health effect, a bactericidal effect, a cleaning effect, and an effect of promoting the growth of agricultural products. It has various uses such as food water, washing water, and agricultural water. The electrolytic reaction is promoted by the fact that water contains an electrolyte, but when the electrolyte is dissolved in water, it may be necessary to remove the electrolyte during use. When the solid electrolyte is used, the trouble of removing the electrolyte is unnecessary.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロト
ン伝導性固体電解質を用いた電気化学システムとして従
来から実用化されている前記燃料電池、電気分解型水素
生成装置、除湿器などに用いられているパーフルオロス
ルホン酸系の電解質は、主として製造工程の複雑さに起
因して高価格であるという問題がある。これらの電解質
の量産効果によってある程度の低価格化が期待されるも
のの限界があり、安価な代替材の出現が希求されている
のが現状である。
However, the fuel cell, the electrolysis-type hydrogen generator, the dehumidifier, etc. which have been put into practical use as an electrochemical system using a proton conductive solid electrolyte has been used. The fluorosulfonic acid-based electrolyte has a problem that it is expensive mainly due to the complexity of the manufacturing process. Although it is expected that the price will be reduced to some extent due to the mass production effect of these electrolytes, there is a limit, and under the present circumstances, the advent of an inexpensive alternative material is desired.

【0015】ところで、常温作動型のプロトン伝導性固
体電解質は、固体内に含有される水の作用によってプロ
トンが高速に運搬されるため、代替材にも十分な吸水性
が要求される。特に多くは湿潤環境によって使用される
ため、耐水性をも兼ね備えなければならない。従来のパ
ーフルオロスルホン酸系の電解質では親水性の高いスル
ホン酸基周辺に吸収された水がイオンを高速に運搬し、
ポリフルオロエチレン骨格部分が耐水性、化学的安定
性、高温耐久性などを維持する役割を果たしている。
By the way, in the normal-temperature-acting proton-conducting solid electrolyte, protons are transported at high speed by the action of the water contained in the solid, and therefore, a sufficient water absorption is required for the substitute material. Especially, most of them are used in a wet environment, and therefore must be water resistant. In the conventional perfluorosulfonic acid-based electrolyte, water absorbed around the highly hydrophilic sulfonic acid group carries ions at high speed,
The polyfluoroethylene skeleton plays a role in maintaining water resistance, chemical stability, and high temperature durability.

【0016】親水性が高くて安価な炭化水素系高分子材
料の1例として前記ポリビニルアルコールがあり、リン
酸を混合してプロトン伝導性を持たせた材料が水素セン
サなどの用途として利用可能である。この例ではポリビ
ニルアルコールの高い吸水性によって高速なプロトンの
移動が可能であるが、ポリビニルアルコールは水に溶解
性があるため、湿潤環境での材料安定性が低いという難
点がある。
As an example of a hydrocarbon-based polymer material having high hydrophilicity and low cost, there is the above-mentioned polyvinyl alcohol, and a material having proton conductivity by mixing phosphoric acid can be used as a hydrogen sensor or the like. is there. In this example, the high water absorption of polyvinyl alcohol enables high-speed proton transfer. However, since polyvinyl alcohol is soluble in water, the material stability in a wet environment is low.

【0017】他の親水性が高くて耐水性のある材料とし
て無機含水化合物が挙げられる。例えばゾルゲル製法に
よるP−ZrO−SiO含水ガラスは、多量
の水を吸収することによって高いプロトン伝導性を示
し、水にも溶解することがないという特徴があり、無機
化合物特有の高温安定性が高いというメリットがある
(J.Electrochem.Soc.Vol.144,No.6,2175−
2178(1997)を参照)。
As another material having high hydrophilicity and water resistance, an inorganic hydrous compound can be mentioned. For example, the P 2 O 5 —ZrO 2 —SiO 2 hydrated glass produced by the sol-gel manufacturing method has a characteristic that it exhibits high proton conductivity by absorbing a large amount of water and does not dissolve in water, and is unique to inorganic compounds. It has the advantage of high temperature stability (J. Electrochem. Soc. Vol. 144, No. 6, 2175-
2178 (1997)).

【0018】しかしながら、これらの無機含水化合物の
共通の弱点は脆い点にあり、特に固体電解質の用途にお
いて要求される薄膜加工が困難であるという問題点があ
る。更にゾルゲル製法は高価な金属アルコキシドを原料
としており、アルコール等の有機溶媒を用いて製造され
ることから設備的にも低コスト化が難しいという問題も
ある。エレクトロクロミックデバイスで試されている前
記Sn(HPO4)・H2Oなども粉末を塗布するような加
工は可能であるが、燃料電池その他の用途で必要とする
ガス拡散抑制機能と高い強度を持つ膜に加工することは
困難である。また、HMoPO40・29HOの組
成式で表わされるモリブドリン酸やHWPO40・2
9HOの組成式で表わされるタングストリン酸が高い
伝導性を示すことが報告されているが(Chem.Lett.,1
7(1979)参照)、これらのモリブドリン酸及びタ
ングストリン酸を用いた場合でも加工性に難点がある。
However, a common weak point of these inorganic hydrous compounds is that they are brittle, and there is a problem that it is difficult to process a thin film, which is required particularly in the application of a solid electrolyte. Further, the sol-gel manufacturing method uses an expensive metal alkoxide as a raw material, and since it is manufactured using an organic solvent such as alcohol, there is a problem that it is difficult to reduce the cost in terms of equipment. The Sn (HPO 4 ) .H 2 O, which has been tried in electrochromic devices, can be processed by applying powder, but it has the gas diffusion suppressing function and high strength required for fuel cells and other applications. It is difficult to process it into a film that has it. Further, H 3 MoPO 40 · 29H 2 O molybdophosphate and H and represented by a composition formula of 3 WPO 40 · 2
It has been reported that tungstophosphoric acid represented by the composition formula of 9H 2 O has high conductivity (Chem. Lett., 1
7 (1979)), there is a problem in processability even when these molybdophosphoric acid and tungstophosphoric acid are used.

【0019】これら親水性有機高分子及び無機化合物の
欠点を克服する方法として両者を複合化する手段が考え
られる。例えば特開2000−90946号においては
珪素化合物とポリエチレンオキシドをナノレベルで化学
結合させたプロトン伝導性材料が提案されている。ポリ
エチレンオキシドはポリビニルアルコールと同様に安価
で親水性の高い有機高分子であるが、単独では水に溶解
する。しかしゾルゲル製法によって珪素化合物と複合化
することにより耐水性を持たせることができて高温強度
の良好な材料が得られるものとされている。但し複合材
料をゾルゲル製法以外の方法で得ることが難しく、それ
以外の方法は開示されていない。従って原料あるいは製
造コストの低減化効果が低いという問題がある。また、
特開2001−35509号においても珪素化合物及び
タングストリン酸、モリブドリン酸などプロトン伝導性
付与剤などの無機化合物とポリエチレンオキシドなど有
機化合物を複合化したイオン伝導性材料が提案されてい
るが、製造方法としてはゾルゲル製法による複合化法し
か開示されていない。
As a method for overcoming the drawbacks of the hydrophilic organic polymer and the inorganic compound, a means for compounding them can be considered. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-90946 proposes a proton conductive material in which a silicon compound and polyethylene oxide are chemically bonded at the nano level. Polyethylene oxide is an inexpensive and highly hydrophilic organic polymer like polyvinyl alcohol, but it dissolves in water by itself. However, it is said that a compound having a high temperature strength can be obtained by making it composite with a silicon compound by the sol-gel manufacturing method, so that it can have water resistance. However, it is difficult to obtain the composite material by a method other than the sol-gel manufacturing method, and no other method is disclosed. Therefore, there is a problem that the effect of reducing raw materials or manufacturing costs is low. Also,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-35509 also proposes an ion conductive material in which an inorganic compound such as a silicon compound and a proton conductivity-imparting agent such as tungstophosphoric acid or molybdophosphoric acid and an organic compound such as polyethylene oxide are combined. However, only the composite method by the sol-gel manufacturing method is disclosed.

【0020】上記従来の固体電解質は何れも酸性であ
り、電極その他のシステム構成材料として使用できる素
材が貴金属など耐酸性のものに限定され、システム全体
としても低コスト化が困難であるという難点がある。固
体電解質が酸性であることは電極、活物質の劣化作用に
よって一次電池,二次電池,光スイッチなど一部の用途
への適用を難しくしているという問題もあり、これら一
次電池及び二次電池等で従来使用されているアルカリ性
液状電解質は液漏れの心配があるという難点を有してい
る。
All of the above conventional solid electrolytes are acidic, and the materials that can be used as electrodes and other system constituent materials are limited to acid-resistant materials such as precious metals, and it is difficult to reduce the cost of the entire system. is there. There is also a problem that the acidity of the solid electrolyte makes it difficult to apply it to some applications such as primary batteries, secondary batteries and optical switches due to the deterioration action of electrodes and active materials. Alkaline liquid electrolytes that have been conventionally used in, for example, have a drawback that there is a risk of liquid leakage.

【0021】そこで本発明は上記のイオン伝導性固体電
解質が有している問題点を解決して、吸水性と耐水性を
両立させた有機無機複合化合物を利用した低価格な高イ
オン伝導性固体電解質と、該高イオン伝導性固体電解質
を使用した電気化学システムを提供することを目的とす
るものである。
Therefore, the present invention solves the problems of the above-mentioned ion conductive solid electrolyte, and uses the organic-inorganic composite compound having both water absorption and water resistance at a low cost and a high ion conductive solid. It is intended to provide an electrolyte and an electrochemical system using the high ion conductive solid electrolyte.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水を内包した錫酸化合物とポリビニルアル
コールの複合化合物からなる高イオン伝導性固体電解
質、及び錫酸のアルカリ金属塩とポリビニルアルコール
を溶解した水溶液を酸によって中和し、溶媒としての水
を除去した後、不要塩を除去して得られる錫酸化合物と
ポリビニルアルコール及び水からなる複合化合物である
高イオン伝導性固体電解質と、この高イオン伝導性固体
電解質を使用した各種の電気化学システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a high ion conductive solid electrolyte composed of a composite compound of a stannic acid compound containing water and polyvinyl alcohol, and an alkali metal salt of stannic acid. A high ionic conductive solid electrolyte which is a complex compound of a stannic acid compound and polyvinyl alcohol and water obtained by neutralizing an aqueous solution in which polyvinyl alcohol is dissolved with an acid, removing water as a solvent, and then removing unnecessary salts. And various electrochemical systems using this high ion conductive solid electrolyte.

【0023】錫酸化合物、ポリビニルアルコール及び水
からなる複合化合物は、珪酸化合物、ホウ酸化合物、モ
リブデン酸化合物、タングステン酸化合物、リン酸化合
物のうち少なくとも1種類を含んでいる。水溶液中での
中和法で製造される場合、原料水溶液は珪酸、ホウ酸、
モリブデン酸、タングステン酸、リン酸から選択された
少なくとも1種類のアルカリ金属塩を含み、生成した複
合化合物が珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化
合物、タングステン酸化合物、リン酸化合物の少なくと
も1種類を含んでいる。そしてSnOに換算した錫酸
化合物重量のポリビニルアルコール重量に対する比を
0.08以上にしてある。複合化合物は酸溶液中もしく
はアルカリ溶液中に浸漬処理する。
The composite compound composed of a stannic acid compound, polyvinyl alcohol and water contains at least one kind of silicic acid compound, boric acid compound, molybdic acid compound, tungstic acid compound and phosphoric acid compound. When produced by the neutralization method in an aqueous solution, the raw material aqueous solution is silicic acid, boric acid,
At least one kind of alkali metal salt selected from molybdic acid, tungstic acid, and phosphoric acid is contained, and the produced complex compound contains at least one kind of silicic acid compound, boric acid compound, molybdic acid compound, tungstic acid compound, and phosphoric acid compound. Contains. The ratio of the weight of the stannic acid compound calculated as SnO 2 to the weight of polyvinyl alcohol is 0.08 or more. The composite compound is immersed in an acid solution or an alkaline solution.

【0024】電気化学システムとして、燃料電池,スチ
ームポンプ,除湿機,空調機器,エレクトロクロミック
デバイス,電解装置,電気分解型水素生成装置,電解過
酸化水素製造装置,電解水製造装置,湿度センサ,水素
センサ,一次電池,二次電池,光スイッチシステムある
いは多価金属を用いた新たな電池システムに適用可能で
ある。
As the electrochemical system, a fuel cell, a steam pump, a dehumidifier, an air conditioner, an electrochromic device, an electrolysis device, an electrolysis hydrogen generator, an electrolytic hydrogen peroxide production device, an electrolyzed water production device, a humidity sensor, hydrogen It can be applied to sensors, primary batteries, secondary batteries, optical switch systems, or new battery systems using polyvalent metals.

【0025】かかる高イオン伝導性固体電解質及び該固
体電解質を使用した電気化学システムによれば、ポリビ
ニルアルコールの共存する水溶液中で錫酸塩及びその他
の添加塩を中和するという簡単な工程を行うことによっ
て高イオン伝導性固体電解質が作成可能であり、上記中
和反応及びその後の加熱処理によって錫酸及びその他の
添加塩から生じる化合物の縮重合反応が起きてポリビニ
ルアルコールとの間でミクロレベルの絡み合いが発生し
て複合化することが可能となる。ポリビニルアルコール
及び錫酸化合物及びその他の添加化合物は親水性である
ため、両者の複合化合物は多量の水を内包する能力を持
ち、この内包水がプロトンあるいは水酸化物イオンの高
速拡散の媒体となる。
According to such a high ion conductive solid electrolyte and an electrochemical system using the solid electrolyte, a simple process of neutralizing stannate and other added salts in an aqueous solution coexisting with polyvinyl alcohol is performed. It is possible to prepare a high ionic conductive solid electrolyte by the above, and by the above neutralization reaction and the subsequent heat treatment, a polycondensation reaction of a compound generated from stannic acid and other added salts occurs, and a micro level with polyvinyl alcohol. Entanglement occurs and it becomes possible to form a composite. Since polyvinyl alcohol and stannic acid compounds and other additive compounds are hydrophilic, the composite compounds of both have the ability to enclose a large amount of water, and this entrapped water serves as a medium for rapid diffusion of protons or hydroxide ions. .

【0026】ポリビニルアルコールと錫酸化合物及びそ
の他の添加化合物は水素結合あるいは脱水縮合によって
強固に結びついており、親水性であるにも関わらず熱水
中で溶解せず、高温湿潤環境下でも安定な物性を保つこ
とができる。この複合材料は強度と柔軟性を有し、薄膜
への加工も容易である。錫酸化合物のみでも高いイオン
伝導性を示すが、更に珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリ
ブデン酸化合物、タングステン酸化合物、リン酸化合物
を複合化することで高いイオン伝導性を維持するか更に
イオン伝導性を高めることができる。この複合材料はア
ルカリ型においても高いイオン伝導性が得られる。
The polyvinyl alcohol, the stannic acid compound and the other added compounds are firmly bound to each other by hydrogen bond or dehydration condensation. Even though they are hydrophilic, they do not dissolve in hot water and are stable even in a hot and humid environment. Physical properties can be maintained. This composite material has strength and flexibility, and can be easily processed into a thin film. High ionic conductivity is exhibited even with stannic acid compounds alone, but high ionic conductivity can be maintained by further compounding silicic acid compounds, boric acid compounds, molybdic acid compounds, tungstic acid compounds, and phosphoric acid compounds. Can be increased. This composite material has high ionic conductivity even in the alkaline type.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下本発明にかかる高イオン伝導
性固体電解質及び該固体電解質を使用した電気化学シス
テムの具体的な実施形態を説明する。本発明は水溶液中
で製造されるポリビニルアルコールと錫酸化合物及びそ
の他の珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合
物、タングステン酸化合物、リン酸化合物のミクロレベ
ルでの複合化合物を基本としており、安価で高いイオン
伝導性を示し、十分な耐水性を有するプロトンあるいは
水酸化物イオン伝導性固体電解質と、該固体電解質を使
用した電気化学システムを提供することを基本手段とし
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of a high ion conductive solid electrolyte and an electrochemical system using the solid electrolyte according to the present invention will be described below. The present invention is based on a micro-level composite compound of polyvinyl alcohol and a stannic acid compound and other silicic acid compounds, boric acid compounds, molybdic acid compounds, tungstic acid compounds, and phosphoric acid compounds produced in an aqueous solution, and is inexpensive. The basic means is to provide a proton or hydroxide ion-conducting solid electrolyte exhibiting high ionic conductivity and having sufficient water resistance, and an electrochemical system using the solid electrolyte.

【0028】本発明では錫酸のアルカリ金属塩とポリビ
ニルアルコールを溶解した水溶液を酸によって中和し、
溶媒としての水を除去した後、不要塩を除去することに
より、錫酸化合物とポリビニルアルコール及び水からな
る複合化合物、具体的には水を内包した錫酸化合物及び
ポリビニルアルコールの複合化合物を得て固体電解質を
作成したことが特徴となっている。また、錫酸塩とポリ
ビニルアルコールを溶解した原料水溶液は必要に応じて
珪酸、ホウ酸、モリブデン酸、タングステン酸、リン酸
などのアルカリ金属塩を含み、生成した複合化合物は珪
酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、タング
ステン酸化合物、リン酸化合物を含んでいる。
In the present invention, an aqueous solution in which an alkali metal salt of stannic acid and polyvinyl alcohol are dissolved is neutralized with an acid,
After removing water as a solvent, the unnecessary salt is removed to obtain a composite compound of a stannic acid compound, polyvinyl alcohol, and water, specifically, a composite compound of a stannic acid compound and polyvinyl alcohol containing water. It is characterized by creating a solid electrolyte. In addition, the raw material aqueous solution in which stannate and polyvinyl alcohol are dissolved optionally contains an alkali metal salt such as silicic acid, boric acid, molybdic acid, tungstic acid, phosphoric acid, etc., and the produced composite compound is a silicic acid compound or boric acid compound. , Molybdic acid compounds, tungstic acid compounds, and phosphoric acid compounds.

【0029】以下に本発明の具体的な実施形態例を説明
する。尚、本願発明はこれら実施形態例の記載内容に限
定されるものではない。
Specific embodiments of the present invention will be described below. The invention of the present application is not limited to the description of these embodiments.

【0030】〔実施例1〕電解質膜を作成するため、先
ず平均分子量が120,000〜190,000でケン
化度が87〜89%のポリビニルアルコールと、平均分
子量が18,000〜26,000でケン化度が100
%のポリビニルアルコールを夫々50重量%で混合した
混合物の2重量%水溶液80ccに、所定量の錫酸ナト
リウム三水和物を溶解して原料水溶液とし、この原料水
溶液を撹拌しながら1.2M濃度の塩酸を水溶液のpH
が3以下になるまで滴下して中和した。その後水溶液を
直径90mmのシャーレ2個に注ぎ、50℃で乾燥する
ことによって溶媒の水を除去した。乾燥後にシャーレ上
に残った膜を剥がしてオーブン内に入れて空気中で10
0℃,3時間の加熱処理を行い、70〜80℃の熱水中
で十分に洗浄した。
Example 1 To prepare an electrolyte membrane, first, polyvinyl alcohol having an average molecular weight of 120,000 to 190,000 and a saponification degree of 87 to 89%, and an average molecular weight of 18,000 to 26,000 were used. And saponification degree is 100
% Polyvinyl alcohol in a proportion of 50% by weight, a predetermined amount of sodium stannate trihydrate is dissolved in 80 cc of a 2% by weight aqueous solution to prepare a raw material aqueous solution. PH of aqueous solution of hydrochloric acid
Was dropped to 3 or less to neutralize. After that, the aqueous solution was poured into two petri dishes having a diameter of 90 mm and dried at 50 ° C. to remove water as a solvent. After drying, peel off the film remaining on the petri dish and put it in an oven for 10 minutes in air.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 3 hours, and washing was sufficiently performed in hot water at 70 to 80 ° C.

【0031】上記方法で作成した電解質膜はプロトン化
を促進するために酸浸漬処理を行うか、アルカリ型化を
促進するためにアルカリ溶液浸漬処理を行った。酸浸漬
処理では電解質膜を1.2M濃度の塩酸に常温で3時間
浸漬し、その後十分に水洗した。アルカリ溶液浸漬処理
では0.02M濃度の水酸化ナトリウムに常温で3時間
浸漬し、水洗は行わずに乾燥後試料表面を拭き取った。
The electrolyte membrane produced by the above method was subjected to an acid immersion treatment to promote protonation or an alkaline solution immersion treatment to promote alkalinization. In the acid immersion treatment, the electrolyte membrane was immersed in 1.2 M hydrochloric acid at room temperature for 3 hours and then thoroughly washed with water. In the alkaline solution immersion treatment, the sample surface was wiped by immersing in 0.02 M sodium hydroxide at room temperature for 3 hours, drying without washing with water.

【0032】このようにして作成した試料は表1の試料
No.1〜12であって、錫酸化合物量は表1中にそれ
ぞれSnOに換算し、ポリビニルアルコールに対する
重量比の形で示した。なお、表中の記号(a)が付いて
いるものは塩酸浸漬処理を、記号(b)が付いているも
のはアルカリ溶液浸漬処理を施したものであり、無記号
のものは酸あるいはアルカリ溶液浸漬処理をほどこして
いないものを示している。
The samples prepared in this manner are sample No. 1 in Table 1. The amount of stannic acid compound was 1 to 12 and was converted to SnO 2 in Table 1 and shown in the form of weight ratio to polyvinyl alcohol. In the table, those with the symbol (a) are those subjected to hydrochloric acid immersion treatment, those with the symbol (b) are those subjected to alkaline solution immersion treatment, and those without the symbol are acid or alkaline solutions. The one that has not been subjected to the immersion treatment is shown.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】ポリビニルアルコールに対してSnO
算重量比0.08以上の錫酸化合物を複合化しているこ
れらの試料は何れも70℃以上の熱水中で1時間洗浄し
ても溶解せずに膜形状を維持しており、耐水性に優れて
いる。比較のため錫酸化合物を含まないポリビニルアル
コールのみの試料も同様な方法で成膜してみたが、熱水
中ですぐに溶解してしまう耐水性の低いものしかできな
かった。これらの結果から錫酸化合物との複合化はポリ
ビニルアルコールの耐水性を顕著に向上させる効果が得
られている。
All of these samples in which a stannic acid compound having a SnO 2 conversion weight ratio of 0.08 or more is combined with polyvinyl alcohol do not dissolve even if washed in hot water of 70 ° C. or more for 1 hour. Maintains the film shape and has excellent water resistance. For the purpose of comparison, a sample containing only polyvinyl alcohol containing no stannic acid compound was formed into a film by the same method, but only the one having low water resistance which was immediately dissolved in hot water could be formed. From these results, the compounding with the stannic acid compound has the effect of significantly improving the water resistance of polyvinyl alcohol.

【0035】作成した試料膜のイオン伝導度の測定は以
下の方法により行った。先ず試料膜を直径30mmの円
形に切り抜き、直径28mmの2枚の白金円板と、該白
金円板の外側に配置した真ちゅうの円板で挟み、更に絶
縁されたクリップで挟み込んで固定する。真ちゅうの円
板に取り付けたリード線にLCRメータを使って電圧1
0mVの交流電圧を周波数5MHzから50Hzまで変
えながら印加し、電流と位相角の応答を測定した。イオ
ン伝導度は一般的に行われているCole−Coleプ
ロットの半円の直径から求めた。尚、この測定は試料を
高温高湿槽の中に入れて湿度50℃、相対湿度90%に
制御しながら行った。イオン伝導度の測定結果は表1中
に記載している。
The ionic conductivity of the prepared sample film was measured by the following method. First, a sample film is cut out into a circular shape having a diameter of 30 mm, sandwiched between two platinum disks having a diameter of 28 mm and a brass disk arranged outside the platinum disk, and further sandwiched and fixed by an insulated clip. Use a LCR meter on the lead wire attached to a brass disc to measure the voltage 1
An AC voltage of 0 mV was applied while changing the frequency from 5 MHz to 50 Hz, and the response of current and phase angle was measured. The ionic conductivity was obtained from the diameter of a semicircle of a Cole-Cole plot that is generally performed. The measurement was carried out by placing the sample in a high temperature and high humidity tank and controlling the humidity at 50 ° C. and the relative humidity at 90%. The measurement results of ionic conductivity are shown in Table 1.

【0036】錫酸化合物とポリビニルアルコールの複合
電解質試料は、作成したそのままの状態では10−7
/cmオーダーの低いイオン伝導度しか示さなかった。
イオン伝導度は酸浸漬処理によってもあまり大きく改善
されなかったが、アルカリ溶液浸漬処理によってアルカ
リ型化した場合にはイオン伝導度は大きく改善され、1
−5S/cmオーダーの高い値を示した。
A composite electrolyte sample of a stannic acid compound and polyvinyl alcohol was 10 −7 S in the as-prepared state.
It showed only low ionic conductivity in the order of / cm.
The ionic conductivity was not significantly improved by the acid immersion treatment, but the ionic conductivity was significantly improved when alkali-typed by the alkali solution immersion treatment.
A high value of 0 −5 S / cm order was exhibited.

【0037】上記の製法において、原料水溶液中に珪酸
ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウ
ム、タングステン酸ナトリウム、第三リン酸ナトリウム
を添加した結果を試料No.13〜24に示した。な
お、表1において記号(Si),(B),(Mo),
(W),(P)はそれぞれ珪酸化合物、ホウ酸化合物、
モリブデン酸化合物、タングステン酸化合物、リン酸化
合物が添加されていることを示しており、各化合物量は
それぞれSiO,B,MoO,WO,P
の重量に換算し、ポリビニルアルコールに対する重
量比の形で示している。これらの結果から珪酸化合物,
ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物を添加した場合でも
アルカリ型化において10−5S/cmオーダーの高い
イオン伝導度を維持できることが分かる。また、タング
ステン酸化合物、リン酸化合物を添加した場合には10
−5〜10−4S/cmオーダーの極めて高いイオン伝
導度を示した。これらの添加化合物の効果は試料No.
23,24のように2種以上の化合物を組み合わせて添
加した場合にも発現される。
In the above-mentioned production method, the results of adding sodium silicate, sodium borate, sodium molybdate, sodium tungstate, and sodium triphosphate to the raw material aqueous solution were obtained. 13 to 24. In Table 1, the symbols (Si), (B), (Mo),
(W) and (P) are a silicic acid compound, a boric acid compound,
It shows that a molybdic acid compound, a tungstic acid compound, and a phosphoric acid compound are added, and the amount of each compound is SiO 2 , B 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , P 2 respectively.
It is converted to the weight of O 5 and is shown in the form of a weight ratio to polyvinyl alcohol. From these results, silicic acid compounds,
It can be seen that even when a boric acid compound or a molybdic acid compound is added, a high ionic conductivity of the order of 10 −5 S / cm can be maintained in the alkali type conversion. Moreover, when a tungstic acid compound or a phosphoric acid compound is added, it is 10
It showed an extremely high ionic conductivity of the order of −5 to 10 −4 S / cm. The effect of these added compounds is shown in Sample No.
It is also expressed when two or more kinds of compounds such as 23 and 24 are added in combination.

【0038】なお、表1に示した試料の大部分は100
℃での加熱処理を行わない場合、その後の熱水での洗浄
過程で強度がかなり低下し、膜形状が維持できなかっ
た。従って本発明の電解質材料では作成過程において1
00℃以上での加熱処理を行うことが好ましい。
Most of the samples shown in Table 1 are 100
When the heat treatment was not carried out at ℃, the strength was considerably lowered in the subsequent washing process with hot water, and the film shape could not be maintained. Therefore, in the electrolyte material of the present invention, 1
It is preferable to perform heat treatment at 00 ° C. or higher.

【0039】上記ポリビニルアルコールは完全なもので
ある必要がなく、本質的にポリビニルアルコールとして
機能するものであれば使用することができる。例えばヒ
ドロキシル基の一部が他の基で置換されているもの、一
部分に他のポリマーが共重合されているものもポリビニ
ルアルコールとして機能することができる。また、本発
明の反応過程でポリビニルアルコールを経由すれば同様
な効果が得られるので、ポリビニルアルコールの原料と
なるポリ酢酸ビニルなどを出発原料とすることができ
る。
The above-mentioned polyvinyl alcohol does not have to be perfect, and any polyvinyl alcohol that essentially functions as polyvinyl alcohol can be used. For example, those in which a part of hydroxyl groups is substituted with other groups, and those in which other polymers are copolymerized in part can also function as polyvinyl alcohol. Further, since similar effects can be obtained by passing through polyvinyl alcohol in the reaction process of the present invention, polyvinyl acetate, which is a raw material of polyvinyl alcohol, can be used as a starting raw material.

【0040】本発明におけるポリビニルアルコールの機
能が十分発現する範囲であれば、他のポリマー、例えば
ポリエチレン,ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポ
リマー,ポリアクリル酸系ポリマー,ポリエチレンオキ
シド,ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系ポリ
マー,ポリテトラフルオロエチレン,ポリフッ化ビニリ
デン等のフッ素系ポリマー,メチルセルロース等の糖鎖
系ポリマー,ポリ酢酸ビニル系ポリマー,ポリスチレン
系ポリマー,ポリカーボネート系ポリマー,エポキシ樹
脂系ポリマーあるいはその他の有機,無機添加物などを
混合することもできる。
Other polymers, for example, polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, polyacrylic acid polymers, polyether oxide polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, as long as the function of the polyvinyl alcohol in the present invention is sufficiently exhibited. , Fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, sugar chain polymers such as methylcellulose, polyvinyl acetate polymers, polystyrene polymers, polycarbonate polymers, epoxy resin polymers and other organic and inorganic additives, etc. Can also be mixed.

【0041】錫酸のアルカリ金属塩は、水に溶解するも
のであれば該アルカリ金属塩の種類とかアルカリ金属イ
オン,錫,酸素の比率,含水率はどのようなものでもよ
い。
As the alkali metal salt of stannic acid, any kind of alkali metal salt, ratio of alkali metal ions, tin and oxygen, and water content may be used as long as it is soluble in water.

【0042】本発明における水溶液とは本質的に水が溶
媒となっていることを意味しており、水分含有量よりも
小量の他の溶媒成分が存在することもある。材料中に珪
酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、タング
ステン酸化合物、リン酸化合物を加えることができる。
これらの化合物の添加は原料水溶液中に珪酸、ホウ酸、
モリブデン酸、タングステン酸、リン酸のアルカリ金属
塩を溶解させることによって行われる。リン酸塩として
は第1,第2,第3リン酸塩の何れをも使用することが
できるが、珪酸塩、ホウ酸塩が共存する場合には、第1
リン酸塩は原料水溶液中に入れる時点で既にそれらの塩
を中和してしまうため好ましくない。
The aqueous solution in the present invention means that water is essentially a solvent, and there may be other solvent components in a smaller amount than the water content. A silicic acid compound, a boric acid compound, a molybdic acid compound, a tungstic acid compound, and a phosphoric acid compound can be added to the material.
These compounds are added to the raw material aqueous solution by silicic acid, boric acid,
It is carried out by dissolving an alkali metal salt of molybdic acid, tungstic acid, or phosphoric acid. As the phosphate, any of the first, second and third phosphates can be used, but when the silicate or borate coexists, the first
Phosphates are not preferred because they already neutralize the salts when they are added to the raw material aqueous solution.

【0043】珪酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、タン
グステン酸塩についてはアルカリ金属イオンの種類とか
組成、含水量などはどのようなものでも使用することが
できる。例えば珪酸塩の場合には水ガラスなどを使用す
ることもできる。これらの塩は二種以上混合して添加す
ることもできる。また、予めタングステン酸あるいはモ
リブデン酸とリン酸,珪酸,ホウ酸が化合したタングス
トリン酸,モリブドリン酸,シリコタングステン酸,シ
リコモリブデン酸,タングストホウ酸,モリブドホウ酸
などヘテロポリ酸の塩を原料として用いることができ
る。
With regard to silicates, borates, molybdates, and tungstates, any kind and composition of alkali metal ions, water content and the like can be used. For example, in the case of silicate, water glass or the like can be used. Two or more kinds of these salts may be mixed and added. In addition, it is preferable to use a salt of a heteropoly acid such as tungstophosphoric acid, molybdophosphoric acid, silicotungstic acid, silicomolybdic acid, tungstoboric acid, molybdoboric acid, in which tungstic acid or molybdic acid is combined with phosphoric acid, silicic acid, boric acid, as a raw material. it can.

【0044】原料水溶液に加える酸の種類は、錫酸塩あ
るいはその他の添加塩の中和が行えるものであればどの
ような酸でもよく、塩酸、硫酸、リン酸等が使用可能で
ある。また、添加する酸にホウ酸、リン酸などを含ませ
ることによって材料中にホウ酸化合物、リン酸化合物を
導入することができる。なお、本発明における酸による
中和工程は、原料水溶液に酸を添加する操作とは逆に、
酸に原料水溶液を添加する操作によっても行なうことが
できる。
The type of acid added to the raw material aqueous solution may be any acid as long as it can neutralize stannate or other added salts, and hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and the like can be used. In addition, by adding boric acid, phosphoric acid, or the like to the acid to be added, the boric acid compound or phosphoric acid compound can be introduced into the material. Incidentally, the neutralization step with an acid in the present invention, contrary to the operation of adding an acid to the raw material aqueous solution,
It can also be carried out by the operation of adding the raw material aqueous solution to the acid.

【0045】酸によって中和された水溶液は例えば加温
乾燥によって溶媒としての水を除去し、薄膜等の所望の
形状に加工する。加工後の複合化合物は100℃以上の
温度で加熱処理することによって錫酸化合物自体の縮重
合反応や珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合
物、タングステン酸化合物、リン酸化合物及びポリビニ
ルアルコールとの結合生成を促進し、強度、耐水性、高
温安定性を増大することができる。加熱処理を行わない
場合には、高温水中で強度が低下する等の問題が生じ
る。加熱処理における加熱雰囲気は、空気中でも不活性
ガス雰囲気又は真空中でもよい。但し珪酸化合物を対ポ
リビニルアルコール比で0.032以上含む試料では1
00℃より低い温度での加熱処理でも十分な耐熱性を得
ることができる。
The aqueous solution neutralized with an acid is processed into a desired shape such as a thin film by removing water as a solvent by heating and drying. The composite compound after processing is subjected to a heat treatment at a temperature of 100 ° C. or higher to cause a polycondensation reaction of the stannic acid compound itself and a bond with a silicic acid compound, a boric acid compound, a molybdic acid compound, a tungstic acid compound, a phosphoric acid compound and polyvinyl alcohol. It can accelerate production and increase strength, water resistance, and high temperature stability. If the heat treatment is not carried out, problems such as a decrease in strength in high temperature water occur. The heating atmosphere in the heat treatment may be air, an inert gas atmosphere, or a vacuum. However, it is 1 for the sample containing the silicic acid compound to the polyvinyl alcohol ratio of 0.032 or more.
Sufficient heat resistance can be obtained even by heat treatment at a temperature lower than 00 ° C.

【0046】加熱処理工程の前段あるいは後段で、複合
化合物を水などの溶媒で洗浄することにより、該複合化
合物中の不要塩を除去する。固体電解質を使用した電気
化学システムは何れも電極において酸化還元反応が起き
るが、中和過程で酸によって導入される陰イオンのうち
固体電解質に固定されていない遊離のイオンが酸化還元
反応に悪影響を及ぼすので、遊離のイオンである不要塩
は洗浄により除去する必要がある。
By washing the complex compound with a solvent such as water before or after the heat treatment step, unnecessary salts in the complex compound are removed. In any electrochemical system using a solid electrolyte, a redox reaction occurs at the electrode, but among the anions introduced by the acid in the neutralization process, free ions not fixed to the solid electrolyte adversely affect the redox reaction. Therefore, it is necessary to remove unnecessary salts, which are free ions, by washing.

【0047】SnOに換算された複合化合物中の錫酸
化合物重量のポリビニルアルコール重量に対する比は
0.08以上に限定する。重量比がこれらの数値よりも
低いと十分な耐水性が得られないか、十分なイオン伝導
性が得られないという問題が生じる。
The ratio of the weight of the stannic acid compound in the composite compound converted to SnO 2 to the weight of polyvinyl alcohol is limited to 0.08 or more. If the weight ratio is lower than these values, there arises a problem that sufficient water resistance cannot be obtained or sufficient ionic conductivity cannot be obtained.

【0048】酸型のプロトン伝導性固体電解質を得る場
合には、生成した複合化合物を酸に浸漬する処理を施す
ことによって材料中のプロトンサイトを完全にプロトン
化し、プロトン濃度を増やすことによってイオン伝導度
を高めることができる。浸漬する酸はプロトン化が行え
るものならばどのようなものでも使用可能であり、塩
酸、硫酸、リン酸などが使用できる。酸浸漬処理はタン
グステン酸化合物、リン酸化合物を含む電解質の方がよ
り効果的である。
In the case of obtaining an acid-type proton-conducting solid electrolyte, the produced composite compound is immersed in an acid to completely protonate the proton sites in the material, and the proton concentration is increased to increase the ionic conductivity. You can increase the degree. Any acid that can be protonated can be used, and hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or the like can be used. The electrolyte containing a tungstic acid compound and a phosphoric acid compound is more effective in the acid immersion treatment.

【0049】アルカリ型のプロトンあるいは水酸化物イ
オン伝導性固体電解質を得る場合には、生成した複合化
合物をアルカリ溶液に浸漬する処理を施すことによって
より完全にアルカリ型化され、イオン伝導度を高めるこ
とができる。アルカリ浸漬処理はアルカリ型化が行える
ものであればどのようなものでも使用可能であり、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどの
溶液が使用できる。アルカリ浸漬処理は電解質に含まれ
る無機化合物が錫酸化合物単独の場合や珪酸化合物、ホ
ウ酸化合物、モリブデン酸化合物の場合に効果的であ
る。なお、上記酸あるいはアルカリ浸漬する処理は必ず
しも水溶液である必要はない。
When an alkali-type proton or hydroxide ion-conducting solid electrolyte is obtained, the composite compound thus formed is subjected to a treatment of immersing it in an alkali solution so that it is more completely alkali-typed and its ionic conductivity is increased. be able to. Any alkali dipping treatment can be used as long as it can be alkali-typed, and a solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide or the like can be used. The alkali immersion treatment is effective when the inorganic compound contained in the electrolyte is a stannic acid compound alone, or when it is a silicic acid compound, a boric acid compound, or a molybdic acid compound. The treatment of dipping in the acid or alkali does not necessarily have to be an aqueous solution.

【0050】本発明により得られた高イオン伝導性固体
電解質は、化合物中のプロトンサイトをアルカリ金属イ
オンにすることによって容易にアルカリ型にすることが
できるとともにアルカリ型においても高いプロトンある
いは水酸化物イオン伝導性を示す。アルカリ型にするこ
とによって電極その他のシステム構成材料としてニッケ
ルなど比較的安価な素材を用いることが可能となり、シ
ステム全体の低コスト化をはかることができる。
The high ionic conductive solid electrolyte obtained by the present invention can be easily converted into an alkali type by converting a proton site in a compound into an alkali metal ion, and a high proton or hydroxide in the alkali type. Shows ionic conductivity. By using the alkaline type, it becomes possible to use a relatively inexpensive material such as nickel as an electrode and other system constituent materials, and it is possible to reduce the cost of the entire system.

【0051】更にアルカリ型にすることによって一次電
池、二次電池への応用が可能であり、従来のアルカリ電
解液を本発明の電解質材料にすることで漏液の惧れをな
くすことができる。このアルカリ型固体電解質を使用す
ることで従来から実用化が困難であった二次電池、例え
ば2価以上の多価金属を負極に用いたような高エネルギ
ー密度電池の実用化をも可能にする。例えば負極に酸化
亜鉛、正極にニッケル水素電池と同じ水酸化物ニッケル
を用いたニッケル亜鉛電池を例に挙げることができる。
ニッケル亜鉛電池は、下記の(12)式,(13)式に
示すように負極では充電時に酸化亜鉛が還元されて金属
亜鉛となり、放電時には逆に亜鉛が電気化学的に酸化さ
れて酸化亜鉛に戻る。 〔充電〕 ZnO + HO +2e→ Zn+ 2OH ………(12) 〔放電〕 Zn+2OH→ ZnO + HO+2e ………(13)
Further, by making it alkaline type, it can be applied to primary batteries and secondary batteries, and by using a conventional alkaline electrolyte as the electrolyte material of the present invention, the possibility of leakage can be eliminated. By using this alkaline solid electrolyte, it is possible to put a secondary battery, which has been difficult to put into practical use, into practical use, for example, a high energy density battery using a polyvalent metal having a valence of 2 or more as a negative electrode. . For example, a nickel zinc battery using zinc oxide for the negative electrode and nickel hydroxide, which is the same as nickel hydroxide battery for the positive electrode, can be given as an example.
In a nickel-zinc battery, as shown in the following formulas (12) and (13), zinc oxide is reduced to metallic zinc at the time of charging at the negative electrode, and zinc is electrochemically oxidized to zinc oxide at the time of discharging. Return. [Charging] ZnO + H 2 O + 2e - → Zn + 2OH - ......... (12) [discharge] Zn + 2OH - → ZnO + H 2 O + 2e - ......... (13)

【0052】ニッケル亜鉛電池は亜鉛が2価であるため
高い貯蔵エネルギー密度を持つが、酸化亜鉛がアルカリ
電解液に溶解しやすく、電極から亜鉛イオンが溶出した
り、溶出した亜鉛イオンが充電時に還元される際に針状
金属亜鉛(デンドライト)が生成し、これがセパレータ
を貫通して短絡を引き起こすという問題がある。更に亜
鉛の酸化還元電位が水素よりも低いため、充電状態での
放置中に亜鉛が水によって酸化されて自己放電を起こし
やすく、又充電時に亜鉛極から水素を発生して充電効率
が低下する等の難点があり、特に液性の電解質を用いた
電池の実用化が難しいという問題があるが、本発明の高
イオン伝導性固体電解質を用いると金属イオンの溶解が
抑制され、僅かに溶解しても金属イオンが電極から拡散
していく速度が遅いため、金属のデンドライトが生成す
る可能性は低く、仮にデンドライトが生じても固体電解
質自体が負極から正極へ貫通することを防ぐことができ
る。更に固体電解質中の水は反応性に乏しく、水素より
も酸化還元電位の低い金属に対しても自己放電の問題が
起こりにくくなり、金属の還元反応と競合する水の電気
分解、即ちプロトンの還元反応も起こりにくいため、充
電効率も改善される。上記金属イオンの溶解と拡散の抑
制作用、デンドライトの生成防止作用は一次電池あるい
はニッケル水素電池に対しても同様な作用効果を及ぼす
ことができる。更に正極として空気極を用いた空気亜鉛
電池に上記と同様なメリットがあり、酸素の亜鉛極への
拡散が抑制されて容易に充電可能な電池が得られる。
The nickel-zinc battery has a high storage energy density because zinc is divalent, but zinc oxide is easily dissolved in the alkaline electrolyte, and zinc ions are eluted from the electrode and the eluted zinc ions are reduced during charging. There is a problem in that acicular metal zinc (dendrites) is generated during the treatment, which penetrates the separator and causes a short circuit. Furthermore, since the redox potential of zinc is lower than that of hydrogen, zinc is easily oxidized by water during storage in a charged state and self-discharge occurs, and hydrogen is generated from the zinc electrode during charging, resulting in reduced charging efficiency. However, there is a problem that it is particularly difficult to put into practical use a battery using a liquid electrolyte, but when the high ion conductive solid electrolyte of the present invention is used, the dissolution of metal ions is suppressed and slightly dissolved. However, since the rate at which the metal ions diffuse from the electrode is slow, it is unlikely that metal dendrites are generated, and even if dendrites are generated, the solid electrolyte itself can be prevented from penetrating from the negative electrode to the positive electrode. Furthermore, the water in the solid electrolyte is poorly reactive, and the problem of self-discharging is less likely to occur even for metals having a lower redox potential than hydrogen, and the electrolysis of water that competes with the reduction reaction of metals, that is, the reduction of protons. Since the reaction does not easily occur, the charging efficiency is also improved. The effect of suppressing the dissolution and diffusion of the metal ions and the effect of preventing the generation of dendrites can exert the same effect on the primary battery or the nickel hydrogen battery. Further, the zinc-air battery using the air electrode as the positive electrode has the same merits as described above, and it is possible to obtain a battery that can be easily charged because the diffusion of oxygen to the zinc electrode is suppressed.

【0053】2価以上の金属は亜鉛以外にも銅,コバル
ト,鉄,マンガン,クロム,バナジウム,錫,モリブデ
ン,ニオブ,タングステン,珪素,ホウ素,アルミニウ
ム等多数存在するので、本発明にかかる電解質の適用に
よって上記金属を用いた二次電池の実用化が可能とな
る。
In addition to zinc, there are many divalent or higher valent metals such as copper, cobalt, iron, manganese, chromium, vanadium, tin, molybdenum, niobium, tungsten, silicon, boron, and aluminum. When applied, a secondary battery using the above metal can be put into practical use.

【0054】ニッケル水素電池などアルカリ二次電池で
は、従来多孔性セパレータに染みこませたアルカリ電解
液が使用されているが、本発明にかかる電解質は電解液
とセパレータとの両方の機能を兼ね備えているので、電
解液が不要となるかあるいはその量を軽減することが可
能となり、その分だけ電池のエネルギー密度を向上させ
ることができる。また、多孔性のセパレータとは異なっ
て薄膜にしても短絡を防止することができるので、薄膜
型で表面積が大きい電極を使用することができる。
In alkaline secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries, an alkaline electrolyte impregnated in a porous separator is conventionally used, but the electrolyte according to the present invention has both the functions of the electrolyte and the separator. Since the electrolyte solution is not necessary or the amount thereof can be reduced, the energy density of the battery can be improved accordingly. Further, unlike a porous separator, even if it is a thin film, it is possible to prevent a short circuit, so that a thin film type electrode having a large surface area can be used.

【0055】本発明の固体電解質は安価な原料を使用し
ており、簡単な水溶液プロセスを基本としているため、
既存のパーフルオロスルホン酸系電解質よりも大幅に安
価である。更に無機固体材料とは異なって柔軟性がある
ため、薄膜加工がし易い。従来試みられているポリエチ
レンオキシドと珪素化合物の複合化を選択した場合に
は、本発明方法を適用しても耐熱水性のある複合化合物
を作製することができず、ゾルゲル製法のようなコスト
の高い方法を用いる必要がある。しかし本発明のように
ポリビニルアルコールを選択することにより、製造が容
易で低コストの水溶液製法が適用可能である。
The solid electrolyte of the present invention uses inexpensive raw materials and is based on a simple aqueous solution process.
It is significantly cheaper than existing perfluorosulfonic acid-based electrolytes. Further, unlike an inorganic solid material, it has flexibility, so that thin film processing is easy. When the composite of polyethylene oxide and a silicon compound, which has been tried so far, is selected, a composite compound having hot water resistance cannot be prepared even if the method of the present invention is applied, resulting in high cost as in the sol-gel manufacturing method. It is necessary to use the method. However, by selecting polyvinyl alcohol as in the present invention, an aqueous solution manufacturing method that is easy to manufacture and low in cost can be applied.

【0056】本発明にかかる固体電解質はプロトン伝導
性であることにより、従来のパーフルオロスルホン酸系
イオン交換膜と同様に燃料電池,スチームポンプ,除湿
機,空調機器,エレクトロクロミックデバイス,電解装
置,電気分解型水素生成装置,電解過酸化水素製造装
置,電解水製造装置,湿度センサ,水素センサに応用す
ることができる。この固体電解質材料はアルカリ型でも
高いイオン伝導性を示すため、一次電池,二次電池,光
スイッチシステム等の電気化学システムあるいは多価金
属を用いた新たな電池システムに適用することができ
る。
Since the solid electrolyte according to the present invention has proton conductivity, the solid electrolyte according to the present invention is similar to the conventional perfluorosulfonic acid type ion exchange membrane in that it has a fuel cell, a steam pump, a dehumidifier, an air conditioner, an electrochromic device, an electrolyzer It can be applied to electrolysis type hydrogen generator, electrolytic hydrogen peroxide production device, electrolyzed water production device, humidity sensor, hydrogen sensor. Since this solid electrolyte material exhibits high ionic conductivity even in alkaline type, it can be applied to electrochemical systems such as primary batteries, secondary batteries, and optical switch systems, or new battery systems using polyvalent metals.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればポリビニルアルコールの共存する水溶液中で錫酸塩
及び添加塩の酸による中和反応を行い、溶媒の水を除去
した後、不要塩を除去して複合化合物を作成することが
大きな特徴となっており、吸水性と耐水性を両立させた
有機無機複合化合物を水溶液による製法で容易に作成す
ることができるため、低価格な高イオン伝導性固体電解
質と、該高イオン伝導性固体電解質を使用した電気化学
システムを提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is unnecessary to neutralize the stannate and the added salt with an acid in an aqueous solution in which polyvinyl alcohol coexists, and after removing water as a solvent, unnecessary. The major feature is to remove the salt to form a composite compound.Since an organic-inorganic composite compound that has both water absorption and water resistance can be easily prepared by an aqueous solution manufacturing method, it is low cost and high cost. An ion conductive solid electrolyte and an electrochemical system using the high ion conductive solid electrolyte can be provided.

【0058】特に錫酸塩水溶液の中和反応だけならば単
に錫酸の縮重合反応が起きるだけであるが、ポリビニル
アルコールが共存することによってポリビニルアルコー
ルと錫酸とのミクロレベルでの絡み合いにより複合化さ
れ、この縮重合反応が加熱によって促進されて強固で、
かつ、柔軟な複合化合物が得られる。しかも単独のポリ
ビニルアルコールは熱水に溶解するにも関わらず複合化
合物は錫酸化合物との強固な絡み合いにより熱水に溶解
せず、高温湿潤環境下でも安定に物性を保つことが可能
であり、かつ、ポリビニルアルコールと錫酸化合物はと
もに高親水性であるため、複合化合物は耐水性であるに
も関わらず多量の水分を吸収することができて高いイオ
ン伝導性を付与することができる。よって錫酸化合物と
ポリビニルアルコールの複合化合物に内包された水がプ
ロトンあるいは水酸化物イオンの高速拡散の媒体とな
る。
Particularly, if only the neutralization reaction of the aqueous stannate solution occurs, the polycondensation reaction of stannic acid simply occurs. However, the coexistence of polyvinyl alcohol causes the entanglement of polyvinyl alcohol and stannic acid at a micro level to form a composite. The condensation polymerization reaction is promoted by heating and is strong,
In addition, a flexible composite compound can be obtained. Moreover, although the single polyvinyl alcohol dissolves in hot water, the composite compound does not dissolve in hot water due to the strong entanglement with the stannic acid compound, and it is possible to stably maintain the physical properties even in a high temperature humid environment, In addition, since both the polyvinyl alcohol and the stannic acid compound are highly hydrophilic, the composite compound can absorb a large amount of water even though it is water resistant, and can impart high ionic conductivity. Therefore, the water contained in the composite compound of the stannic acid compound and polyvinyl alcohol serves as a medium for the rapid diffusion of protons or hydroxide ions.

【0059】また、錫酸塩とポリビニルアルコールでな
る原料水溶液に珪酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、タ
ングステン酸塩、リン酸塩などを共存させておくか、あ
るいは原料水溶液を中和する酸の成分としてホウ酸、リ
ン酸を加えておくことにより、珪酸化合物、ホウ酸化合
物、モリブデン酸化合物、タングステン酸化合物、リン
酸化合物も容易に複合化させることができる。これら第
3,第4の成分を複合化させることによって特性を改善
することができるとともに低コスト化をはかることがで
きる。
Further, silicate, borate, molybdate, tungstate, phosphate or the like is allowed to coexist in a raw material aqueous solution containing stannate and polyvinyl alcohol, or an acid for neutralizing the raw material aqueous solution. By adding boric acid or phosphoric acid as a component of the above, a silicic acid compound, a boric acid compound, a molybdic acid compound, a tungstic acid compound, or a phosphoric acid compound can be easily compounded. By combining these third and fourth components, the characteristics can be improved and the cost can be reduced.

【0060】本発明の高イオン伝導性固体電解質は、燃
料電池,スチームポンプ,除湿機,空調機器,エレクト
ロクロミックデバイス,電気分解型水素生成装置,電解
過酸化水素製造装置,電解水製造装置,湿度センサ,水
素センサ,一次電池,二次電池,光スイッチシステムあ
るいは多価金属を用いた新たな電池システム等の各種の
電気化学システムに応用可能であり、これら電気化学シ
ステムの低価格化に寄与することができる。更に電解質
材料をアルカリ型にすることにより、上記電気化学シス
テムに用いる電極等の周辺部材の素材としても低価格の
ものを使用することができる。
The high ion conductive solid electrolyte of the present invention is used for a fuel cell, a steam pump, a dehumidifier, an air conditioner, an electrochromic device, an electrolysis type hydrogen generator, an electrolytic hydrogen peroxide production apparatus, an electrolyzed water production apparatus, and humidity. It can be applied to various electrochemical systems such as sensors, hydrogen sensors, primary batteries, secondary batteries, optical switch systems or new battery systems using polyvalent metals, and contributes to lowering the price of these electrochemical systems. be able to. Further, by making the electrolyte material alkaline, it is possible to use a low-priced material as a material for peripheral members such as electrodes used in the above electrochemical system.

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01M 10/30 H01M 10/30 A Fターム(参考) 4J002 BE021 DE186 DE187 DH047 DJ007 DK007 GQ00 5G301 CA02 CA30 CD01 5H024 AA02 AA14 BB01 BB08 BB10 BB11 FF21 GG04 HH01 HH11 5H026 AA06 BB03 CX05 EE13 EE18 HH05 HH08 5H028 AA06 BB03 BB05 BB06 BB10 EE02 EE05 EE06 EE08 FF09 HH01 HH08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 10/30 H01M 10/30 AF term (reference) 4J002 BE021 DE186 DE187 DH047 DJ007 DK007 GQ00 5G301 CA02 CA30 CD01 5H024 AA02 AA14 BB01 BB08 BB10 BB11 FF21 GG04 HH01 HH11 5H026 AA06 BB03 CX05 EE13 EE18 HH05 HH08 5H028 AA06 BB03 BB05 BB06 BB10 EE02 EE05 EE06 EE08 FF09 HH01 HH08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水を内包した錫酸化合物とポリビニルア
ルコールの複合化合物からなることを特徴とする高イオ
ン伝導性固体電解質。
1. A high ion conductive solid electrolyte comprising a composite compound of a stannic acid compound containing water and polyvinyl alcohol.
【請求項2】 錫酸のアルカリ金属塩とポリビニルアル
コールを溶解した水溶液を酸によって中和し、溶媒とし
ての水を除去した後、不要塩を除去して得られる錫酸化
合物とポリビニルアルコール及び水からなる複合化合物
であることを特徴とする高イオン伝導性固体電解質。
2. A stannic acid compound, polyvinyl alcohol and water obtained by neutralizing an aqueous solution of an alkali metal salt of stannic acid and polyvinyl alcohol with an acid to remove water as a solvent and then removing unnecessary salts. A high-ion-conducting solid electrolyte, which is a composite compound comprising
【請求項3】 不要塩を除去する前あるいは後に100
℃以上の温度で加熱する処理を施す請求項2に記載の高
イオン伝導性固体電解質。
3. 100 before or after removing unnecessary salts
The high ion conductive solid electrolyte according to claim 2, which is subjected to a treatment of heating at a temperature of ℃ or more.
【請求項4】 SnOに換算した錫酸化合物重量のポ
リビニルアルコール重量に対する比が0.08以上であ
る請求項1,2又は3に記載の高イオン伝導性固体電解
質。
4. The high ion conductive solid electrolyte according to claim 1, wherein the ratio of the weight of the stannic acid compound calculated as SnO 2 to the weight of polyvinyl alcohol is 0.08 or more.
【請求項5】 珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン
酸化合物、タングステン酸化合物、リン酸化合物のうち
少なくとも1種類を含む請求項1,2,3又は4に記載
の高イオン伝導性固体電解質。
5. The high ion conductive solid electrolyte according to claim 1, 2, 3 or 4, containing at least one of a silicic acid compound, a boric acid compound, a molybdic acid compound, a tungstic acid compound and a phosphoric acid compound.
【請求項6】 原料水溶液が珪酸、ホウ酸、モリブデン
酸、タングステン酸、リン酸から選択された少なくとも
1種類のアルカリ金属塩を含み、生成した複合化合物が
珪酸化合物、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、タン
グステン酸化合物、リン酸化合物の少なくとも1種類を
含む請求項2,3,4又は5に記載の高イオン伝導性固
体電解質。
6. The raw material aqueous solution contains at least one kind of alkali metal salt selected from silicic acid, boric acid, molybdic acid, tungstic acid and phosphoric acid, and the produced complex compound is a silicic acid compound, a boric acid compound, a molybdic acid compound. The high-ion-conducting solid electrolyte according to claim 2, 3, 4, or 5, containing at least one of: a tungstic acid compound and a phosphoric acid compound.
【請求項7】 複合化合物を酸溶液中に浸漬処理する請
求項1,2,3,4,5又は6に記載の高イオン伝導性
固体電解質。
7. The high ion conductive solid electrolyte according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, wherein the composite compound is immersed in an acid solution.
【請求項8】 複合化合物をアルカリ溶液中に浸漬処理
する請求項1,2,3,4,5又は6に記載の高イオン
伝導性固体電解質。
8. The high ion conductive solid electrolyte according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the composite compound is immersed in an alkaline solution.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の高イオ
ン伝導性固体電解質を用いたことを特徴とする高イオン
伝導性固体電解質を使用した電気化学システム。
9. An electrochemical system using a high ion conductive solid electrolyte, wherein the high ion conductive solid electrolyte according to any one of claims 1 to 8 is used.
【請求項10】 上記電気化学システムが、燃料電池,
スチームポンプ,除湿機,空調機器,エレクトロクロミ
ックデバイス,電解装置,電気分解型水素生成装置,電
解過酸化水素製造装置,電解水製造装置,湿度センサ,
水素センサ,一次電池,二次電池,光スイッチシステム
あるいは多価金属を用いた新たな電池システムである請
求項9に記載の高イオン伝導性固体電解質を使用した電
気化学システム。
10. The electrochemical system is a fuel cell,
Steam pump, dehumidifier, air conditioner, electrochromic device, electrolysis device, electrolysis hydrogen generator, electrolytic hydrogen peroxide production device, electrolyzed water production device, humidity sensor,
The electrochemical system using a high ion conductive solid electrolyte according to claim 9, which is a new battery system using a hydrogen sensor, a primary battery, a secondary battery, an optical switch system or a polyvalent metal.
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