JP2004186142A - Electrode structure for solid polymer fuel cell - Google Patents

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長之 金岡
Masaru Iguchi
勝 井口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode structure for a solid polymer fuel cell which has excellent generating performance and durability, a solid polymer fuel cell equipped with the electrode structure, and an electrical equipment and a transport equipment using the solid polymer fuel cell. <P>SOLUTION: The electrode structure comprises a pair of electrode catalyst layers 1 containing carbon particles that carries platinum particles and a polyelectrolyte membrane 2 made of sulfonated polyarylene polymer that is interposed by both electrode catalyst layers. The sulfonated polyarylene polymer has an ion exchange capacity in the range of 1.7-2.3 meq/g, and the insoluble component content of this polymer to N-methylpyrrolidone, after applying heat treatment of exposing for 200 hours in the constant temperature of 120°C, is 70 wt% or less to the total amount of the polymer. Sulfonated polyarylene polymer is a sulfonated product of a copolymer as expressed by a specific chemical formula or a copolymer as expressed by a specific chemical formula. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる電極構造体に関するものである。   The present invention relates to an electrode structure used for a polymer electrolyte fuel cell.

石油資源が枯渇化する一方、化石燃料の消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化している。そこで、二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源として燃料電池が注目されて広範に開発され、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やすいことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。   While petroleum resources are being depleted, environmental problems such as global warming due to consumption of fossil fuels are becoming more serious. In view of this, fuel cells have attracted attention as clean electric power sources for electric motors that do not generate carbon dioxide, and have been widely developed, and some have begun to be put into practical use. When the fuel cell is mounted on an automobile or the like, a solid polymer fuel cell using a polymer electrolyte membrane is preferably used because a high voltage and a large current are easily obtained.

前記固体高分子型燃料電池に用いる電極構造体として、白金等の触媒がカーボンブラック等の触媒担体に担持されイオン導伝性高分子バインダーにより一体化されることにより形成されている一対の電極触媒層を備え、両電極触媒層の間にイオン導伝可能な高分子電解質膜を挟持すると共に、各電極触媒層の上に、拡散層を積層したものが知られている(例えば特許文献1参照)。前記電極構造体は、さらに各拡散層の上に、ガス通路を兼ねたセパレータを積層することにより、固体高分子型燃料電池を構成することができる。   As the electrode structure used in the polymer electrolyte fuel cell, a pair of electrode catalysts formed by a catalyst such as platinum supported on a catalyst carrier such as carbon black and integrated with an ion-conductive polymer binder There is known a structure in which an ion-conductive polymer electrolyte membrane is sandwiched between both electrode catalyst layers and a diffusion layer is laminated on each electrode catalyst layer (for example, see Patent Document 1). ). In the electrode structure, a polymer electrolyte fuel cell can be formed by further laminating a separator also serving as a gas passage on each diffusion layer.

前記固体高分子型燃料電池では、一方の電極触媒層を燃料極として前記拡散層を介して水素、メタノール等の還元性ガスを導入し、他方の電極触媒層を酸素極として前記拡散層を介して空気、酸素等の酸化性ガスを導入する。このようにすると、燃料極側では、前記電極触媒層に含まれる触媒の作用により、前記還元性ガスからプロトンが生成し、前記プロトンは前記高分子電解質膜を介して、前記酸素極側の電極触媒層に移動する。そして、前記プロトンは、前記酸素極側の電極触媒層で、前記電極触媒層に含まれる触媒の作用により、該酸素極に導入される前記酸化性ガスと反応して水を生成する。従って、前記燃料極と酸素極とを導線により接続することにより電流を取り出すことができる。   In the polymer electrolyte fuel cell, a reducing gas such as hydrogen or methanol is introduced through the diffusion layer using one electrode catalyst layer as a fuel electrode, and the other electrode catalyst layer is introduced through the diffusion layer as an oxygen electrode. Oxidizing gas such as air and oxygen. With this configuration, on the fuel electrode side, protons are generated from the reducing gas by the action of the catalyst contained in the electrode catalyst layer, and the protons pass through the polymer electrolyte membrane to the electrode on the oxygen electrode side. Move to the catalyst layer. Then, the protons react with the oxidizing gas introduced into the oxygen electrode in the electrode catalyst layer on the oxygen electrode side by the action of a catalyst contained in the electrode catalyst layer to generate water. Therefore, a current can be taken out by connecting the fuel electrode and the oxygen electrode with a conducting wire.

従来、前記電極構造体では、前記高分子電解質膜としてパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物(例えば、デュポン社製ナフィオン(商品名))が広く利用されている。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、スルホン化されていることにより優れたプロトン導伝性を備え、しかもフッ素樹脂としての耐薬品性を併せ備えているが、非常に高価であるとの問題がある。   Conventionally, in the electrode structure, a perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound (for example, Nafion (trade name) manufactured by DuPont) has been widely used as the polymer electrolyte membrane. The perfluoroalkylene sulfonic acid polymer compound has excellent proton conductivity by being sulfonated, and also has chemical resistance as a fluororesin, but is very expensive. There is.

そこで、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物に代わる廉価なイオン導伝性材料を用いて、固体高分子型燃料電池用電極構造体を構成することが検討されている。前記廉価なイオン導伝性材料として、例えば、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーが知られている。   Therefore, it has been studied to construct an electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell by using an inexpensive ion conductive material instead of a perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound. As the inexpensive ion conductive material, for example, a sulfonated polyarylene-based polymer is known.

しかしながら、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなる高分子電解質膜を用いた電極構造体は、燃料電池を構成したときに運転中の熱により該高分子電解質膜が劣化して、燃料極側と酸素極側とで導入されるガスが混合したり、電気的に短絡するクロスリークが発生することがあるという不都合がある。
特開2000−223136号公報
However, in the electrode structure using the polymer electrolyte membrane made of the sulfonated polyarylene-based polymer, when the fuel cell is constructed, the polymer electrolyte membrane deteriorates due to heat during operation, and the fuel electrode side and oxygen There are inconveniences that gases introduced on the pole side may be mixed, or that a cross leak may occur which causes an electrical short circuit.
JP 2000-223136 A

本発明は、かかる不都合を解消して、優れた発電性能と、燃料電池運転中の熱に対する優れた耐久性とを備える固体高分子型燃料電池用電極構造体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell having excellent power generation performance and excellent durability against heat during operation of the fuel cell, by solving such disadvantages.

ポリアリーレン系ポリマーは、スルホン化することによりイオン交換能を付与することができ、該ポリマーに導入されるスルホン酸基の数が多いほど、大きなイオン交換容量を備えるが、その反面、導入されたスルホン酸基の数が多いほど、加熱により劣化しやすくなる。   The polyarylene-based polymer can be given an ion-exchange ability by being sulfonated, and the greater the number of sulfonic acid groups introduced into the polymer, the greater the ion-exchange capacity, but the larger the amount of sulfonic acid groups introduced, The greater the number of sulfonic acid groups, the more easily they are deteriorated by heating.

本発明者らは、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーについて検討した結果、該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、導入されたスルホン酸基の数が多いときには、加熱されると該スルホン酸基により分子間架橋反応が起き、N−メチルピロリドン等の溶媒に対して不溶性の成分が生成することを見出した。本発明者らは、前記知見に基づいてさらに検討を重ね、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーに含まれる、前記溶媒に対する不溶性の成分の量が、該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなる高分子電解質膜の靱性に影響を与え、靱性の低下が燃料電池の発電性能と、燃料電池運転中の熱に対する耐久性に関係することを見出し、本発明に到達した。   The present inventors have studied the sulfonated polyarylene-based polymer, and found that when the number of sulfonic acid groups introduced is large, the sulfonated polyarylene-based polymer has an It has been found that a crosslinking reaction occurs, and a component insoluble in a solvent such as N-methylpyrrolidone is generated. The present inventors have further studied based on the above findings, the amount of the component insoluble in the solvent contained in the sulfonated polyarylene-based polymer, the polymer electrolyte membrane comprising the sulfonated polyarylene-based polymer The inventors have found that the toughness of the fuel cell is affected, and that the decrease in toughness is related to the power generation performance of the fuel cell and the durability to heat during operation of the fuel cell.

そこで、本発明の固体高分子型燃料電池用電極構造体は、かかる目的を達成するために、触媒としての白金粒子を担持させた炭素粒子を含む一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用電極構造体において、前記高分子電解質膜は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備え、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下であることを特徴とする。   Therefore, the electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention, in order to achieve such an object, a pair of electrode catalyst layers containing carbon particles carrying platinum particles as a catalyst, and both electrode catalyst layers In the electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell comprising the sandwiched polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane is made of a sulfonated polyarylene-based polymer, and the sulfonated polyarylene-based polymer is 1.7 After having been subjected to a heat treatment of exposing for 200 hours under a constant temperature atmosphere of 120 ° C., the content of the polymer insoluble component with respect to N-methylpyrrolidone was determined to be the total amount of the polymer. 70% by weight or less.

前記不溶性成分の含有量は、ゲル浸透クロマトグラフにより、未処理の高分子電解質膜と、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する処理を施した後の高分子電解質膜との溶出曲線を測定し、該溶出曲線の面積比から算出することができる(未処理の高分子電解質膜の溶出曲線の面積を100とする)。   The content of the insoluble component was determined by gel permeation chromatography, and the elution curves of an untreated polymer electrolyte membrane and a polymer electrolyte membrane after subjected to a treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours were measured. Then, it can be calculated from the area ratio of the elution curve (the area of the elution curve of the untreated polymer electrolyte membrane is set to 100).

本発明の固体高分子型燃料電池用電極構造体によれば、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーが前記範囲のイオン交換容量を備え、しかも前記熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が前記範囲にあることにより、優れた発電性能と、燃料電池運転中の熱に対する優れた耐久性とを得ることができる。   According to the electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention, the sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in the above range, and after the heat treatment, N-methylpyrrolidone of the polymer When the content of the insoluble component is within the above range, excellent power generation performance and excellent durability against heat during operation of the fuel cell can be obtained.

尚、本明細書では、「スルホン化ポリアリーレン系ポリマー」とは、次式の構成を備えるポリマーのスルホン化物を意味する。   In addition, in this specification, a "sulfonated polyarylene-based polymer" means a sulfonated product of a polymer having the following formula.

Figure 2004186142

前記2価の有機基としては、−CO−、−CONH−、−(CF−(pは1〜10の整数)、−C(CF−、−COO−、−SO−、−SO−等の電子吸引性基、−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−等の基、さらに次式で表される電子供与性基等を挙げることができる。
Figure 2004186142

Examples of the divalent organic group, -CO -, - CONH -, - (CF 2) p - (p is an integer of from 1 to 10), - C (CF 3) 2 -, - COO -, - SO- , -SO 2 - electron-withdrawing group such as, -O -, - S -, - CH = CH -, - C≡C- such groups further include an electron-donating groups represented by the following formula Can be.

Figure 2004186142

また、前記2価の電子吸引性基としては、−CO−、−CONH−、−(CF−(pは1〜10の整数)、−C(CF−、−COO−、−SO−、−SO−等の基を挙げることができる。
Figure 2004186142

Further, as the divalent electron attractive group, -CO -, - CONH -, - (CF 2) p - (p is an integer of from 1 to 10), - C (CF 3) 2 -, - COO- , -SO -, - SO 2 - group and the like.

本発明の固体高分子型燃料電池用電極構造体は、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーのイオン交換容量が1.7meq/g未満であるときには、十分な発電性能を得ることができない。また、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーのイオン交換容量が2.3meq/gを超え、前記熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%を超えるときには、燃料電池運転中の熱に対して十分な耐久性を得ることができない。   When the ion exchange capacity of the sulfonated polyarylene-based polymer is less than 1.7 meq / g, the electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention cannot obtain sufficient power generation performance. Further, the ion-exchange capacity of the sulfonated polyarylene-based polymer exceeds 2.3 meq / g, and the content of the polymer insoluble component to N-methylpyrrolidone after the heat treatment is 70% by weight of the total amount of the polymer. %, Sufficient durability against heat during fuel cell operation cannot be obtained.

本発明の固体高分子型燃料電池用電極構造体において、イオン交換容量を前記範囲としたときに、前記熱処理を施した後の前記不溶性成分含有量が前記範囲となるために、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、例えば、式(1)で表される共重合体のスルホン化物または式(2)で表される共重合体であることが好ましい。   In the polymer electrolyte fuel cell electrode structure of the present invention, when the ion exchange capacity is in the above range, the content of the insoluble component after the heat treatment is in the above range. The arylene polymer is preferably, for example, a sulfonated product of the copolymer represented by the formula (1) or a copolymer represented by the formula (2).

Figure 2004186142

また、本発明は、前記固体高分子型燃料電池用電極構造体を備える固体高分子型燃料電池にもある。本発明の固体高分子型燃料電池は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の電気機器の電源、バックアップ電源等として用いることができる。また、本発明の固体高分子型燃料電池は、例えば、自動車、潜水艦等の船舶等の輸送用機器の動力等としても用いることができる。
Figure 2004186142

The present invention also resides in a polymer electrolyte fuel cell including the polymer electrolyte fuel cell electrode structure. The polymer electrolyte fuel cell of the present invention can be used, for example, as a power supply, a backup power supply, and the like for electric devices such as personal computers and mobile phones. Further, the polymer electrolyte fuel cell of the present invention can be used, for example, as a power source for transportation equipment such as automobiles and submarines.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本実施形態の電極構造体の一構成例を示す説明的断面図である。   Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing one configuration example of the electrode structure of the present embodiment.

本実施形態の電極構造体は、図1示のように、一対の電極触媒層1,1と、両電極触媒層1,1に挟持された高分子電解質膜2と、各電極触媒層1,1の上に積層された拡散層3,3とからなる。   As shown in FIG. 1, the electrode structure of the present embodiment includes a pair of electrode catalyst layers 1, 1, a polymer electrolyte membrane 2 sandwiched between the two electrode catalyst layers 1, 1, and each electrode catalyst layer 1, 1. 1 and diffusion layers 3 and 3 stacked on top of each other.

前記電極触媒層1は、白金粒子を炭素粒子に担持させた触媒粒子と、イオン導伝性バインダーとからなる。前記イオン導伝性バインダーとしては、前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物(例えば、デュポン社製ナフィオン(商品名))、スルホン化ポリアリーレン系ポリマー等の高分子電解質が用いられる。   The electrode catalyst layer 1 is composed of catalyst particles in which platinum particles are supported on carbon particles, and an ion conductive binder. As the ion conductive binder, a polymer electrolyte such as the perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound (for example, Nafion (trade name) manufactured by DuPont), a sulfonated polyarylene-based polymer, or the like is used.

前記高分子電解質膜2は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備える。また、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下であるものが用いられる。   The polymer electrolyte membrane 2 is made of a sulfonated polyarylene-based polymer, and the sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in a range of 1.7 to 2.3 meq / g. Further, the content of the insoluble component in N-methylpyrrolidone of the sulfonated polyarylene-based polymer after subjecting to a heat treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours is 70% by weight of the total amount of the polymer. The following are used:

イオン交換容量を前記範囲としたときに、前記熱処理を施した後の前記不溶性成分含有量が前記範囲となる前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーとして、例えば、式(1)で表される共重合体のスルホン化物または式(2)で表される共重合体を挙げることができる。   When the ion exchange capacity is in the above range, the sulfonated polyarylene-based polymer in which the content of the insoluble component after the heat treatment is in the above range is, for example, a copolymer represented by Formula (1). Or a copolymer represented by the formula (2).

Figure 2004186142

式(1)で表される共重合体は、次式(3)で表されるモノマーと、次式(4)で表されるオリゴマーとを共重合させることにより得ることができる。
Figure 2004186142

The copolymer represented by the formula (1) can be obtained by copolymerizing a monomer represented by the following formula (3) and an oligomer represented by the following formula (4).

Figure 2004186142

式(1)で表される共重合体は、さらに濃硫酸と反応させることによりスルホン化して、電子吸引性基に隣接していないベンゼン環にスルホン酸基を導入してスルホン化することができる。
Figure 2004186142

The copolymer represented by the formula (1) can be sulfonated by further reacting with concentrated sulfuric acid, and sulfonated by introducing a sulfonic acid group into a benzene ring not adjacent to the electron-withdrawing group. .

また、式(2)で表される共重合体は、次式(5)で表されるモノマーと、前記式(4)で表されるオリゴマーとを共重合させた後、スルホン酸エステル基(−SO3CH(CH3)C25)を加水分解してスルホン酸基(−SO3H)とすることにより得ることができる。 Further, the copolymer represented by the formula (2) is obtained by copolymerizing a monomer represented by the following formula (5) and an oligomer represented by the formula (4), and then a sulfonic acid ester group ( —SO 3 CH (CH 3 ) C 2 H 5 ) to obtain a sulfonic acid group (—SO 3 H) by hydrolysis.

Figure 2004186142

前記拡散層3は、例えばカーボンペーパーと、該カーボンペーパー上に形成された図示しない下地層とからなる。前記下地層は、例えば、カーボンブラックと、ポリテトラフルオロエチレン粒子との4:6(重量比)の混合物が用いられる。
Figure 2004186142

The diffusion layer 3 includes, for example, carbon paper and a base layer (not shown) formed on the carbon paper. For the underlayer, for example, a mixture of carbon black and polytetrafluoroethylene particles in a ratio of 4: 6 (weight ratio) is used.

本実施形態の電極構造体では、燃料極(アノード)側の拡散層3を介して電極触媒層1に水素、メタノール等の還元性ガスを導入する一方、酸素極(カソード)側の拡散層3を介して電極触媒層1に空気、酸素等の酸化性ガスを導入すると、燃料極側では、触媒層1に含まれる触媒の作用により、前記還元性ガスからプロトン及び電子が生成する。前記プロトンは高分子電解質膜2を介して、前記酸素極側の触媒層1に移動し、該触媒層1に含まれる触媒の作用により、該触媒層1に導入される前記酸化性ガス及び電子と反応して水を生成する。従って、前記燃料極と酸素極とを導線を介して接続することにより、前記燃料極で生成した電子を前記酸素極に送る回路が形成され、電流を取り出すことができ、前記電極構造体を燃料電池として用いることができる。   In the electrode structure of the present embodiment, a reducing gas such as hydrogen or methanol is introduced into the electrode catalyst layer 1 via the diffusion layer 3 on the fuel electrode (anode) side, while the diffusion layer 3 on the oxygen electrode (cathode) side is introduced. When an oxidizing gas such as air or oxygen is introduced into the electrode catalyst layer 1 through the electrode, protons and electrons are generated from the reducing gas on the fuel electrode side by the action of the catalyst contained in the catalyst layer 1. The protons move to the catalyst layer 1 on the oxygen electrode side via the polymer electrolyte membrane 2, and the oxidizing gas and the electrons introduced into the catalyst layer 1 by the action of the catalyst contained in the catalyst layer 1. Reacts with to produce water. Therefore, by connecting the fuel electrode and the oxygen electrode via a conducting wire, a circuit for sending electrons generated at the fuel electrode to the oxygen electrode is formed, a current can be taken out, and the electrode structure is It can be used as a battery.

次に、本発明の実施例と比較例とを示す。   Next, examples of the present invention and comparative examples will be described.

本実施例では、まず、攪拌機、温度計、冷却管、Dean-Stark管、窒素導入用の三方コックを取り付けた1リットルの三口フラスコに、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(ビスフェノールAF)67.3g(0.20モル)、4,4’−ジクロロベンゾフェノン53.5g(0.214モル)、炭酸カリウム34.6g(0.251モル)、N,N−ジメチルアセトアミド300ml、トルエン150mlを取り、オイルバス中、窒素雰囲気下で加熱し、撹拌下、130℃で反応させた。反応により生成する水をトルエンと共沸させ、Dean-Stark管で系外に除去しながら反応させると、約3時間で水の生成が殆ど認められなくなった。そこで、反応温度を130℃から徐々に150℃まで上げながら大部分のトルエンを除去した。150℃で10時間反応を続けた後、4,4’−ジクロロベンゾフェノン3.3g(0.0133モル)を加え、さらに5時間反応させた。   In this example, first, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,2 was placed in a 1-liter three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooling tube, Dean-Stark tube, and three-way cock for introducing nitrogen. 67.3 g (0.20 mol) of 1,1,3,3,3-hexafluoropropane (bisphenol AF), 53.5 g (0.214 mol) of 4,4′-dichlorobenzophenone, 34.6 g of potassium carbonate ( 0.251 mol), 300 ml of N, N-dimethylacetamide and 150 ml of toluene were taken, heated in an oil bath under a nitrogen atmosphere, and reacted at 130 ° C. with stirring. When water produced by the reaction was azeotroped with toluene and reacted while being removed from the system with a Dean-Stark tube, almost no water was observed in about 3 hours. Therefore, most of the toluene was removed while gradually increasing the reaction temperature from 130 ° C to 150 ° C. After the reaction was continued at 150 ° C. for 10 hours, 3.3 g (0.0133 mol) of 4,4′-dichlorobenzophenone was added, and the reaction was further performed for 5 hours.

得られた反応液を放冷後、副生した無機化合物の沈殿物を濾過して除去し、濾液を4リットルのメタノール中に投入した。沈殿した生成物を濾別、回収して乾燥後、テトラヒドロフラン300mlに溶解した。これをメタノール4リットルで再沈殿し、次式(4)で表されるオリゴマー98gを得た(収率93%)。   After allowing the obtained reaction solution to cool, the precipitate of by-product inorganic compound was removed by filtration, and the filtrate was poured into 4 liters of methanol. The precipitated product was separated by filtration, recovered, dried, and then dissolved in 300 ml of tetrahydrofuran. This was reprecipitated with 4 liters of methanol to obtain 98 g of an oligomer represented by the following formula (4) (yield: 93%).

Figure 2004186142

次に、式(4)で表されるオリゴマー28.4g(2.87ミリモル)、2,5−ジクロロ−4’−(4−フェノキシ)フェノキシベンゾフェノン29.2g(67.1ミリモル)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド1.37g(2.1ミリモル)、ヨウ化ナトリウム1.36g(9.07ミリモル)、トリフェニルホスフィン7.34g(28.0ミリモル)、亜鉛末11.0重量部(168ミリモル)をフラスコに取り、乾燥窒素置換した。次に、N−メチル−2−ピロリドン130mlを加え、80℃に加熱して撹拌下に4時間重合を行った。重合溶液をテトラヒドロフランで希釈し、塩酸/メタノールで凝固させ回収した。回収物に対してメタノール洗浄を繰り返し、テトラヒドロフランに溶解した。これをメタノールで再沈殿して精製し、濾集したポリマーを真空乾燥して、式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマー5.07gを得た(収率96%)。
Figure 2004186142

Next, 28.4 g (2.87 mmol) of the oligomer represented by the formula (4), 29.2 g (67.1 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone, bis ( 1.37 g (2.1 mmol) of triphenylphosphine) nickel dichloride, 1.36 g (9.07 mmol) of sodium iodide, 7.34 g (28.0 mmol) of triphenylphosphine, 11.0 parts by weight of zinc dust ( 168 mmol) was placed in a flask and purged with dry nitrogen. Next, 130 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and the mixture was heated to 80 ° C. and polymerized for 4 hours with stirring. The polymerization solution was diluted with tetrahydrofuran and solidified and recovered with hydrochloric acid / methanol. The collected product was repeatedly washed with methanol and dissolved in tetrahydrofuran. This was purified by reprecipitation with methanol, and the polymer collected by filtration was vacuum-dried to obtain 5.07 g of a polyarylene-based polymer represented by the formula (1) (96% yield).

Figure 2004186142

次に、式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーに濃硫酸を加え、イオン交換容量が1.7meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した。
Figure 2004186142

Next, concentrated sulfuric acid was added to the polyarylene polymer represented by the formula (1), and sulfonated so that the ion exchange capacity became 1.7 meq / g, to prepare a sulfonated polyarylene polymer.

次に、前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーをN−メチルピロリドンに溶解して高分子電解質溶液を調製し、該高分子電解質溶液からキャスト法により、乾燥膜厚35μmの高分子電解質膜2を調製した。   Next, a polymer electrolyte solution was prepared by dissolving the sulfonated polyarylene polymer in N-methylpyrrolidone, and a polymer electrolyte membrane 2 having a dry film thickness of 35 μm was prepared from the polymer electrolyte solution by a casting method. .

次に、白金粒子をカーボンブラック(ファーネスブラック)に、白金粒子:カーボンブラック=1:1の重量比で担持させて触媒粒子を調製した。次に、前記触媒粒子をイオン導伝性高分子バインダー溶液としてのパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物(例えば、デュポン社製ナフィオン(商品名))溶液に、触媒粒子:イオン導伝性高分子バインダー=5:7の重量比で均一に分散させることにより、触媒ペーストを調製した。   Next, catalyst particles were prepared by supporting platinum particles on carbon black (furnace black) at a weight ratio of platinum particles: carbon black = 1: 1. Next, the catalyst particles are added to a solution of a perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound (for example, Nafion (trade name) manufactured by DuPont) as an ion-conductive polymer binder solution. = 5: 7 to obtain a catalyst paste.

次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子とを4:6の重量比で混合して得られた混合物をエチレングリコールに均一に分散させたスラリーを、カーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させて下地層を形成し、該カーボンペーパーと下地層とからなる拡散層3を形成した。   Next, a slurry obtained by mixing carbon black and polytetrafluoroethylene (PTFE) particles at a weight ratio of 4: 6 and uniformly dispersed in ethylene glycol is applied to one surface of carbon paper, and dried. Thus, a base layer was formed, and a diffusion layer 3 composed of the carbon paper and the base layer was formed.

次に、拡散層3の下地層上に、前記触媒ペーストを白金量が0.5mg/cmとなるように塗布し、60℃で10分間加熱した後、減圧下に120℃で60分間加熱して、乾燥させることにより触媒層1を形成した。 Next, the above-mentioned catalyst paste was applied onto the underlayer of the diffusion layer 3 so that the amount of platinum was 0.5 mg / cm 2 , heated at 60 ° C. for 10 minutes, and then heated at 120 ° C. under reduced pressure for 60 minutes. Then, the catalyst layer 1 was formed by drying.

次に、高分子電解質膜2を触媒層1,1で挟持し、150℃、2.5MPaで1分間のホットプレスを行うことにより一体化し、図1に示す電極構造体を製造した。   Next, the polymer electrolyte membrane 2 was sandwiched between the catalyst layers 1 and 1, and integrated by performing hot pressing at 150 ° C. and 2.5 MPa for 1 minute to produce the electrode structure shown in FIG.

次に、本実施例で得られた高分子電解質膜2におけるポリアリーレン系ポリマーの不溶性成分含有量の測定と、本実施例で得られた電極構造体の発電性能の評価とを行った。   Next, the content of the insoluble component of the polyarylene polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in the present example was measured, and the power generation performance of the electrode structure obtained in the present example was evaluated.

前記ポリアリーレン系ポリマーの不溶性成分含有量の測定は、高分子電解質膜2を120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後、ゲル浸透クロマトグラフにより、未処理の高分子電解質膜2と、前記熱処理を施した後の高分子電解質膜2との溶出曲線を測定することにより行った。そして、前記溶出曲線の面積比から、未処理の高分子電解質膜2の溶出曲線の面積を100として、前記ポリアリーレン系ポリマーの不溶性成分含有量を算出した。   The insoluble component content of the polyarylene-based polymer was measured by subjecting the polymer electrolyte membrane 2 to a heat treatment of exposing the polymer electrolyte membrane 2 to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours, and then performing gel permeation chromatography on the untreated polymer electrolyte membrane. 2 and the elution curve of the polymer electrolyte membrane 2 after the heat treatment. The insoluble component content of the polyarylene-based polymer was calculated from the area ratio of the elution curve, with the area of the elution curve of the untreated polymer electrolyte membrane 2 as 100.

前記ゲル浸透クロマトグラフは、東ソー株式会社製HLC−8020(商品名)により、示差屈折率検出器を用いて測定した。カラムは、昭和電工株式会社製ShodexKD−806M(商品名)を2本用い、さらに昭和電工株式会社製ShodexKD−G(商品名)1本をプレカラムとした。溶媒は、N−メチルピロリドン(1級試薬、50ミリモル/lの塩化リチウムと、50ミリモル/lのリン酸とを含む)を用い、流速1.0ml/分とした。温度は、カラム部、インレット部、検出部のいずれも40℃とした。また、試料は0.5μmポリテトラフルオロエチレン製フィルターにて濾過し、濃度0.3重量%、注入量0.3mlとした。   The gel permeation chromatograph was measured by HLC-8020 (trade name) manufactured by Tosoh Corporation using a differential refractive index detector. As columns, two Shodex KD-806M (trade name) manufactured by Showa Denko KK were used, and one Shodex KD-G (trade name) manufactured by Showa Denko KK was used as a precolumn. The solvent used was N-methylpyrrolidone (primary reagent, containing 50 mmol / l lithium chloride and 50 mmol / l phosphoric acid) at a flow rate of 1.0 ml / min. The temperature was set to 40 ° C. for all of the column, inlet, and detector. The sample was filtered through a 0.5 μm polytetrafluoroethylene filter to a concentration of 0.3% by weight and an injection amount of 0.3 ml.

この結果、本実施例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、15重量%であった。   As a result, in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this example, the content of the insoluble component of the polyarylene-based polymer was 15% by weight.

次に、本実施例で得られた電極構造体を用い、温度95℃、燃料極側の相対湿度35%、酸素極側の相対湿度65%の発電条件により、発電性能を評価した。結果を表1に示す。前記発電性能は、電流密度0.5A/cmのときのセル電位を測定して、該セル電位が0.4V以上であれば良好として表1に「○」で表示し、0.4V未満であれば不良として表1に「×」で表示した。 Next, using the electrode structure obtained in this example, the power generation performance was evaluated under the power generation conditions of a temperature of 95 ° C., a relative humidity of 35% on the fuel electrode side, and a relative humidity of 65% on the oxygen electrode side. Table 1 shows the results. The power generation performance was measured by measuring the cell potential at a current density of 0.5 A / cm 2 , and if the cell potential was 0.4 V or more, the result was indicated as “」 ”in Table 1 as good and less than 0.4 V In this case, it was indicated as bad in Table 1 by "x".

また、前記条件で発電を行ったときに、燃料極側と酸素極側とでクロスリークが発生するまでの耐久時間を測定した。結果を表1に併せて示す。   In addition, when power generation was performed under the above conditions, the durable time until cross leak occurred on the fuel electrode side and the oxygen electrode side was measured. The results are shown in Table 1.

本実施例では、式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーをイオン交換容量が2.0meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した以外は、実施例1と全く同一にして、図1に示す電極構造体を製造した。   Example 1 In this example, a polyarylene-based polymer represented by the formula (1) was sulfonated so as to have an ion exchange capacity of 2.0 meq / g to prepare a sulfonated polyarylene-based polymer. The electrode structure shown in FIG.

次に、本実施例で得られた高分子電解質膜2における、前記ポリアリーレン系ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分の含有量を、実施例1と全く同一にして測定した。本実施例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、35重量%であった。   Next, the content of the insoluble component to N-methylpyrrolidone of the polyarylene-based polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this example was measured in the same manner as in Example 1. In the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this example, the content of the insoluble component in the polyarylene-based polymer was 35% by weight.

次に、本実施例で得られた電極構造体を用い、実施例1と全く同一にして、発電性能を評価する一方、前記耐久時間を測定した。結果を表1に示す。   Next, using the electrode structure obtained in this example, the power generation performance was evaluated in the same manner as in Example 1, and the endurance time was measured. Table 1 shows the results.

本実施例では、前記式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーを、イオン交換容量が2.3meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した以外は、実施例1と全く同一にして、図1に示す電極構造体を製造した。   In this example, the polyarylene-based polymer represented by the formula (1) was sulfonated so as to have an ion exchange capacity of 2.3 meq / g to prepare a sulfonated polyarylene-based polymer. The electrode structure shown in FIG. 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1.

次に、本実施例で得られた高分子電解質膜2における、前記ポリアリーレン系ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分の含有量を、実施例1と全く同一にして測定した。本実施例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、56重量%であった。   Next, the content of the insoluble component to N-methylpyrrolidone of the polyarylene-based polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this example was measured in the same manner as in Example 1. In the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this example, the content of the insoluble component in the polyarylene-based polymer was 56% by weight.

次に、本実施例で得られた電極構造体を用い、実施例1と全く同一にして、発電性能を評価する一方、前記耐久時間を測定した。結果を表1に示す。   Next, using the electrode structure obtained in this example, the power generation performance was evaluated in the same manner as in Example 1, and the endurance time was measured. Table 1 shows the results.

〔比較例1〕
本比較例では、前記式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーを、イオン交換容量が1.5meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した以外は、実施例1と全く同一にして、図1に示す電極構造体を製造した。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, the polyarylene-based polymer represented by the formula (1) was sulfonated so as to have an ion exchange capacity of 1.5 meq / g to prepare a sulfonated polyarylene-based polymer. The electrode structure shown in FIG. 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1.

次に、本比較例で得られた高分子電解質膜2における、前記ポリアリーレン系ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分の含有量を、実施例1と全く同一にして測定した。本比較例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、0であった。   Next, the content of the insoluble component in N-methylpyrrolidone of the polyarylene-based polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1. In the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example, the content of the insoluble component of the polyarylene-based polymer was 0.

次に、本比較例で得られた電極構造体を用い、実施例1と全く同一にして、発電性能を評価した。本比較例では、前記発電性能が不良であったので、前記耐久時間は測定しなかった。結果を表1に示す。   Next, using the electrode structure obtained in this comparative example, power generation performance was evaluated in exactly the same manner as in Example 1. In this comparative example, since the power generation performance was poor, the durability time was not measured. Table 1 shows the results.

〔比較例2〕
本比較例では、前記式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーを、イオン交換容量が2.4meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した以外は、実施例1と全く同一にして、図1に示す電極構造体を製造した。
[Comparative Example 2]
In this comparative example, the polyarylene-based polymer represented by the formula (1) was sulfonated so as to have an ion exchange capacity of 2.4 meq / g to prepare a sulfonated polyarylene-based polymer. The electrode structure shown in FIG. 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1.

次に、本比較例で得られた高分子電解質膜2における、前記ポリアリーレン系ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分の含有量を、実施例1と全く同一にして測定した。本比較例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、75重量%であった。   Next, the content of the insoluble component in N-methylpyrrolidone of the polyarylene-based polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1. In the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example, the content of the insoluble component of the polyarylene-based polymer was 75% by weight.

次に、本比較例で得られた電極構造体を用い、実施例1と全く同一にして、発電性能を評価する一方、前記耐久時間を測定した。結果を表1に示す。   Next, using the electrode structure obtained in this comparative example, the power generation performance was evaluated in the same manner as in Example 1, and the endurance time was measured. Table 1 shows the results.

〔比較例3〕
本比較例では、前記式(1)で表されるポリアリーレン系ポリマーを、イオン交換容量が2.5meq/gとなるようにスルホン化して、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーを調製した以外は、実施例1と全く同一にして、図1に示す電極構造体を製造した。
[Comparative Example 3]
In this comparative example, the polyarylene-based polymer represented by the formula (1) was sulfonated so that the ion-exchange capacity became 2.5 meq / g to prepare a sulfonated polyarylene-based polymer. The electrode structure shown in FIG. 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1.

次に、本比較例で得られた高分子電解質膜2における、前記ポリアリーレン系ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分の含有量を、実施例1と全く同一にして測定した。本比較例で得られた高分子電解質膜2では、前記ポリアリーレン系ポリマーの前記不溶性成分の含有量は、78重量%であった。   Next, the content of the insoluble component in N-methylpyrrolidone of the polyarylene-based polymer in the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1. In the polymer electrolyte membrane 2 obtained in this comparative example, the content of the insoluble component in the polyarylene-based polymer was 78% by weight.

次に、本比較例で得られた電極構造体を用い、実施例1と全く同一にして、発電性能を評価する一方、耐久時間を測定した。結果を表1に示す。   Next, using the electrode structure obtained in this comparative example, the power generation performance was evaluated in the same manner as in Example 1, and the durability time was measured. Table 1 shows the results.

Figure 2004186142

表1から、イオン交換容量が1.7meq/g未満の場合(比較例1)には、十分な発電性能が得られないことが明らかである。これに対して、イオン交換容量が1.7meq/g以上の場合には優れた発電性能が得られることが明らかである。
Figure 2004186142

From Table 1, it is clear that when the ion exchange capacity is less than 1.7 meq / g (Comparative Example 1), sufficient power generation performance cannot be obtained. In contrast, when the ion exchange capacity is 1.7 meq / g or more, it is apparent that excellent power generation performance can be obtained.

さらに、イオン交換容量が1.7〜2.3meq/gの範囲にあり、しかも不溶性成分含有量が70重量%以下である場合(実施例1〜3)には、イオン交換容量が2.3meq/gを超えしかも不溶性成分含有量が70重量%を超える場合(比較例2、比較例3)に比較して、耐久時間が格段に長く、前記優れた発電性能に加えて、燃料電池運転中の熱に対して優れた耐久性を備えていることが明らかである。   Further, when the ion exchange capacity is in the range of 1.7 to 2.3 meq / g and the content of the insoluble component is 70% by weight or less (Examples 1 to 3), the ion exchange capacity is 2.3 meq. / G and the insoluble content exceeds 70% by weight (Comparative Example 2 and Comparative Example 3). It is evident that it has excellent durability against heat.

本発明の電極構造体の一構成例を示す説明的断面図。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing one configuration example of the electrode structure of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

1…電極触媒層、 2…高分子電解質膜、 3…拡散層。   1. Electrode catalyst layer 2. Polymer electrolyte membrane 3. Diffusion layer

Claims (6)

触媒としての白金粒子を担持させた炭素粒子を含む一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用電極構造体において、
前記高分子電解質膜は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、
該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備え、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下であることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極構造体。
In a polymer electrolyte fuel cell electrode structure including a pair of electrode catalyst layers containing carbon particles carrying platinum particles as a catalyst and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The polymer electrolyte membrane is made of a sulfonated polyarylene-based polymer,
The sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in the range of 1.7 to 2.3 meq / g, and after being subjected to a heat treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours, the N- An electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell, wherein the content of an insoluble component with respect to methylpyrrolidone is 70% by weight or less of the total amount of the polymer.
前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、式(1)で表される共重合体のスルホン化物であることを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池用電極構造体。
Figure 2004186142
The electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the sulfonated polyarylene-based polymer is a sulfonated product of a copolymer represented by the formula (1).
Figure 2004186142
前記スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、式(2)で表される共重合体であることを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池用電極構造体。
Figure 2004186142
The electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the sulfonated polyarylene-based polymer is a copolymer represented by the formula (2).
Figure 2004186142
触媒としての白金粒子を担持させた炭素粒子を含む一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備え、
前記高分子電解質膜は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、
該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備え、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下である固体高分子型燃料電池用電極構造体を備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
A pair of electrode catalyst layers containing carbon particles carrying platinum particles as a catalyst, and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The polymer electrolyte membrane is made of a sulfonated polyarylene-based polymer,
The sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in the range of 1.7 to 2.3 meq / g, and after being subjected to a heat treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours, the N- A polymer electrolyte fuel cell comprising a polymer electrolyte fuel cell electrode structure having a content of an insoluble component to methylpyrrolidone of 70% by weight or less of the total amount of the polymer.
触媒としての白金粒子を担持させた炭素粒子を含む一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備え、
前記高分子電解質膜は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、
該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備え、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下である固体高分子型燃料電池用電極構造体を備える固体高分子型燃料電池を用いることを特徴とする電気機器。
A pair of electrode catalyst layers containing carbon particles carrying platinum particles as a catalyst, and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The polymer electrolyte membrane is made of a sulfonated polyarylene-based polymer,
The sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in the range of 1.7 to 2.3 meq / g, and after being subjected to a heat treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours, the N- An electric device comprising a polymer electrolyte fuel cell provided with a polymer electrolyte fuel cell electrode structure having a content of insoluble components to methylpyrrolidone of not more than 70% by weight of the total amount of the polymer.
触媒としての白金粒子を担持させた炭素粒子を含む一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備え、
前記高分子電解質膜は、スルホン化ポリアリーレン系ポリマーからなり、
該スルホン化ポリアリーレン系ポリマーは、1.7〜2.3meq/gの範囲のイオン交換容量を備え、120℃の恒温雰囲気下に200時間曝露する熱処理を施した後の、該ポリマーのN−メチルピロリドンに対する不溶性成分含有量が、該ポリマー全量の70重量%以下である固体高分子型燃料電池用電極構造体を備える固体高分子型燃料電池を用いることを特徴とする輸送用機器。
A pair of electrode catalyst layers containing carbon particles carrying platinum particles as a catalyst, and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The polymer electrolyte membrane is made of a sulfonated polyarylene-based polymer,
The sulfonated polyarylene-based polymer has an ion exchange capacity in the range of 1.7 to 2.3 meq / g, and after being subjected to a heat treatment of exposing to a constant temperature atmosphere of 120 ° C. for 200 hours, the N- A transport equipment characterized by using a polymer electrolyte fuel cell having a polymer electrolyte fuel cell electrode structure in which the content of an insoluble component to methylpyrrolidone is 70% by weight or less of the total amount of the polymer.
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