JP2006073530A - ポリマー電解質膜及びポリマー電解質膜を採用した燃料電池 - Google Patents

ポリマー電解質膜及びポリマー電解質膜を採用した燃料電池 Download PDF

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Abstract

【課題】 ポリマー電解質膜及びそれを採用した燃料電池を提供する。
【解決手段】 多孔性の高分子マトリックス,及び多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜を備えるポリマー電解質膜である。これにより,機械的強度にすぐれ,かつ100℃以上の温度でも熱による劣化がなく,無加湿状態でも優秀なイオン伝導度を表すことができるので,高温用の燃料電池に適する。ポリマー電解質膜を構成する高分子マトリックスが疎水性材質からなる場合には,それを直接メタノール燃料電池に適用する場合,メタノールのクロスオーバーを効果的に防止できる。
【選択図】図2

Description

本発明は,ポリマー電解質膜及びポリマー電解質膜を採用した燃料電池に係り,特に,熱的特性及び機械的安全性に優れたポリマー電解質膜及びそれを採用した燃料電池に関する。
燃料電池は,燃料と酸素とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを生産する装置であって,これは,産業用,家庭用及び車両駆動用電力の供給だけでなく,小型の電気/電子製品,特に携帯用装置の電力供給にも適用されうる。
燃料電池は,使われる電解質の種類によって,高分子電解質型の燃料電池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell:PEMFC),リン酸燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell:PAFC),溶融炭酸塩燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell:MCFC),固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)などに区分されうる。使われる電解質によって,燃料電池の作動温度及び構成部品の材質などが異なる。
燃料電池は,アノードに対する燃料供給方式によって,燃料改質器を通じて燃料を水素富化ガスに転換させた後,アノードに供給する外部改質型と,気体または液体状態の燃料を直接アノードに供給する燃料直接供給型または内部改質型とに区分されうる。
燃料直接供給型の代表的な例は,直接メタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)である。DMFCは,一般的に燃料としてメタノール水溶液を,電解質として水素イオン伝導性のポリマー電解質膜を使用する。したがって,DMFCもPEMFCに属する。
PEMFCは,小型及び軽量であるので,高い出力密度を具現できる。さらに,PEMFCを使用すれば,発電システムの構成が簡単になる。
PEMFCの基本構造は,通常的に,アノード(燃料電極),カソード(酸化剤電極)及びアノードとカソードとの間に配置されたポリマー電解質膜を備える。PEMFCのアノードには,燃料の酸化を促進させるための触媒層が備えられており,PEMFCのカソードには,酸化剤の還元を促進させるための触媒層が備えられている。
PEMFCのアノードに供給される燃料としては,通常的に,水素,含水素ガス,メタノールと水との混合蒸気,メタノール水溶液などが使われる。PEMFCのカソードに供給される酸化剤は,通常的に,酸素,含酸素のガスまたは空気である。
PEMFCのアノードでは,燃料が酸化されて水素イオンと電子とが生成される。水素イオンは,電解質膜を通じてカソードに伝達され,電子は,導線(または集電体)を通じて外部回路(負荷)に伝達される。
PEMFCのカソードでは,電解質膜を通じて伝達された水素イオン,導線(または集電体)を通じて外部回路から伝達された電子及び酸素が結合して,水が生成される。この際,アノード,外部回路及びカソードを経由する電子の移動がすなわち,電力である。
PEMFCにおいて,ポリマー電解質膜は,アノードからカソードへの水素イオンの移動のためのイオン伝導体の役割を行うだけでなく,アノードとカソードとの機械的接触を遮断する隔離膜の役割も行う。したがって,ポリマー電解質膜に対して要求される特性は,優秀なイオン伝導度,電気化学的な安全性,高い機械的強度,作動温度での熱安定性,薄膜化の容易性などである。
ポリマー電解質膜の材料としては,一般的に,フッ素化アルキレンから構成された主鎖と,末端にスルホン酸基を有するフッ素化ビニルエーテルから構成された側鎖とを有するスルホネート高フッ化ポリマー(例:ナフィオン,デュポン社製)のようなポリマー電解質が使われている。このようなポリマー電解質膜は,適正量の水を含湿することによって,優秀なイオン伝導性を発揮する。
しかし,このような電解質膜は,100℃以上の作動温度で,蒸発による水分損失によりイオン伝導性がきわめて低下して,電解質膜としての機能を喪失する。したがって,このようなポリマー電解質膜を使用するPEMFCを,常圧下で,また100℃以上の温度で作動させることはほぼ不能である。これにより,従来のPEMFCは,主に100℃以下の温度,例えば約80℃で作動された。
PEMFCの作動温度を100℃以上に上昇させるために,PEMFCに加湿装置を装着するか,またはPEMFCを加圧条件下で運転する方案,加湿を要しないポリマー電解質を使用する方案などが提案されたことがある。
PEMFCを加圧条件下で運転する場合,水の沸騰点が上昇するので,作動温度を上昇させることができる。例えば,PEMFCの作動圧力が2気圧であれば,その作動温度を約120℃まで上昇させることができる。しかし,加圧システムを適用するか,または加湿装置を装着すれば,PEMFCのサイズ及び重量が非常に増加するだけでなく,発電システムの全体効率も低下する。したがって,PEMFCの活用範囲を極大化させるために,“無加湿のポリマー電解質膜”,すなわち加湿せずにも優秀なイオン伝導度を発揮するポリマー電解質膜に対する需要が増加している。
上記無加湿のポリマー電解質膜の例は,特許文献1に紹介されている。この特許文献1では,無加湿のポリマー電解質として,ポリベンゾイミダゾール,硫酸またはリン酸がドーピングされたポリベンゾイミダゾールのような材料を開示している(特許文献1,参照)。
特開平11−503262号公報
本発明は,上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,高温で安定かつ機械的強度にすぐれ,無加湿状態でもイオン伝導度にすぐれたポリマー電解質膜及びその製造方法を提供することである。
さらに,本発明の別の目的は,上記高温で安定かつ機械的強度にすぐれ,無加湿状態でもイオン伝導度にすぐれたポリマー電解質膜を採用してセル性能が改善された燃料電池を提供することである。
上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,多孔性の高分子マトリックス,及び上記多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜を備えるポリマー電解質膜を提供する。
上記課題を解決するために,本発明の第2の観点によれば,多孔性の高分子マトリックス上に,イオン伝導重合性化合物及び架橋剤を備える組成物を利用して微細粒子コーティングを実施する工程,及び上記結果物の重合反応を実施して,多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜を備えるポリマー電解質を得る工程を含むポリマー電解質膜の製造方法を提供する。
上記他の課題を解決するために,本発明では,カソード,アノード,及び上記カソードとアノードとの間に介在される前述したポリマー電解質膜を備えることを特徴とする燃料電池を提供する。
以上説明したように,本発明によれば,ポリマー電解質膜は,機械的強度にすぐれ,かつ100℃以上の温度でも熱による劣化がなく,無加湿状態でも優秀なイオン伝導度を表すことができるポリマーであって,高温用の燃料電池に適している。上記ポリマー電解質膜を構成する高分子マトリックスが疎水性材質からなる場合には,それをDMFCに適用する場合,メタノールのクロスオーバーを効果的に防止できる。
以下,本発明の好適な実施の形態について,添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお,以下の説明及び添付図面において,略同一の機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を付することにより,重複説明を省略する。
本実施形態に係るポリマー電解質膜は,機械的強度及び熱的特性にすぐれた多孔性の高分子マトリックスと,この高分子マトリックスを構成する単一ファイバ(または,個別ファイバ)の外面に,多様な種類のイオン伝導性グループ(特に,水素イオン伝導性)を有しているイオン伝導重合性化合物をグラフトまたは架橋して得られたイオン伝導性のポリマーコーティング膜とが形成された構造を有する。ここで,“ポリマー電解質膜”の用語定義を見れば,イオン媒質が含浸されているポリマー電解質マトリックスを含むイオン伝導体を意味し,上記イオン媒質は,DMFCでは,コーティングされるモノマーとしてスルホン酸基を含むモノマー(ナフィオン)をいい,PAFCでは,リン酸自体である。
本発明の実施形態で使われる用語“単一ファイバ”は,多孔性の高分子マトリックスで気孔内部及び3次元構造を有するウェブ形態を有する単一ファイバをいい,さらに説明すれば,高分子マトリックスを構成するそれぞれのファイバまたは鎖を指称する。
前述したポリマー電解質膜は,特に無加湿のポリマー電解質膜として有効であり,200℃以上の熱的安全性が確保された多孔性の高分子マトリックスにイオン伝導性ポリマーをコーティングして,優秀な機械的安全性及び高い熱的特性を有している。
ここで,“無加湿のポリマー電解質膜”とは,水分を含湿せずにも優秀なイオン伝導度を発揮するポリマー電解質膜であって,大気圧下の100℃以上の温度でも適正なイオン伝導度(10−2S/cm以上)を維持するポリマー電解質膜を意味する。
上記イオン伝導性ポリマーは,イオン伝導重合性化合物及び架橋剤を備える組成物の重合により形成される。
上記イオン伝導重合性化合物は,末端にスルホン酸基,リン酸基,またはカルボン酸基のうち少なくとも一つを含む酸性基と,イミド基と,スルホンイミド基と,スルホンアミド基と,ヒドロキシ基などとを有するイオン伝導性の作用基を有しており,ヘッド部分は,重合性結合,例えば二重結合のような不飽和結合,エポキシのような作用基を有するモノマー,またはオリゴマーなどをいう。このようなイオン伝導重合性化合物の重量平均分子量は,約10,000g/mole以下,望ましくは,100〜10,000g/mole,さらに望ましくは,100〜2000g/moleである。もし,重量平均分子量が10,000g/moleを超過すれば,伝導度側面で望ましくない。
上記イオン伝導重合性化合物の例として,ビニルスルホン酸,スチレンスルホン酸,アクリル系化合物(例:アクリル酸,メタクリル酸)及びその他の強酸を含む有機化合物などがある。
上記架橋剤は,ポリマー電解質膜の機械的物性などを改善し,具体的な例として,ヘキシルアクリレート,ブチルアクリレート,トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA),ポリ(エチレングリコール)メタクリレート(PEGMA){HC=C(CH)−C(=O)−(OCHCH−OH,nは,1〜25の整数である},ポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート(PEGDMA){HC=C(CH)−C(=O)−(OCHCH−OC(=O)−C(CH)=CH,nは,1〜25の整数である},アリルアクリレート,ジビニルベンゼンなどがある。
上記架橋剤の含量は,イオン伝導重合性化合物の100重量部を基準として,25〜300重量部であることが望ましい。もし,架橋剤の含量が25重量部未満であれば,架橋剤の量が少なくて架橋の効果が十分でなく,300重量部を超過すれば,高分子が過度に架橋されてプロトンの移動に妨害されて伝導度が低くなるので望ましくない。
前述したイオン伝導重合性化合物及び架橋剤を備える組成物には,ポリマー電解質膜の柔軟性を高めるために,可塑剤をさらに付加することもできる。このような可塑剤の具体的な例として,ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリレート{CH=CH−C(=O)O−(CHCHO)m−CH,mは,1〜25の整数である},ポリアリルエーテル{CH=CH−(CHCHO)m−CH,mは,1〜25の整数である}などを挙げることができる。
上記可塑剤の含量は,イオン伝導重合性化合物の100重量部を基準として20〜200重量部であることが望ましい。もし,可塑剤の含量が20重量部未満であれば,可塑剤としての効果が十分でなく,200重量部を超過すれば,機械的特性が低下するので望ましくない。
本実施形態のポリマー電解質膜を構成する多孔性の高分子マトリックスは,ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポリビニリデンフルオリド(PVDF),ポリプロピレン(PP),およびポリエチレン(PE)からなる群から選択された一つ以上からなる不織布であって,その膜厚は10〜150μmであり,気孔度が30〜90%である。
もし,気孔度が30%未満である場合,イオノマーのコーティング量が少なくなり,直接的に伝導度が低下する特性があり,気孔度が90%を超過する場合には,伝導度は向上するが,相対的に機械的特性が低下する特性がある。
また,多孔性の高分子マトリックスの膜厚が10〜150μmの範囲であるのは,10μm未満であれば膜の機械的特性が弱く,膜の取扱が難しくなり,MEAで製造した時の電極間でショートが起こる場合があり,一方150μmを超えるとMEAで製造した時の膜と電極との界面抵抗が大きくなりすぎるためである。
本実施形態において,多孔性の高分子マトリックスとして,特にPTFEからなる多孔性の高分子マトリックスを使用する場合には,高温用のPEMFCに有効であり,PVDF,PPのように疎水性の多孔性の高分子マトリックスを使用する場合には,メタノールのクロスオーバーが減少したDMFCに有効である。
本実施形態のポリマー電解質膜において,単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜の厚さは,1〜3μmであることが望ましい。もし,上記コーティング膜の厚さが1μm未満であれば,イオノマーのコーティング量が不足してイオン伝導度が低下し,3μmを超過すれば,電解質膜が気孔を遮断して伝導度特性が低下するので望ましくない。
以下,本実施の形態によるポリマー電解質膜の製造方法を見れば,次の通りである。
まず,多孔性の高分子マトリックス上に,イオン伝導重合性化合物及び架橋剤を含む組成物を利用して,微細粒子コーティングを実施する。このような微細粒子をコーティングする方法は,特別に制限されるものではなく,具体的な例としてフラッシュ蒸発法を利用し,多孔性の高分子マトリックスの一面のみに上記組成物をコーティングすることも可能であり,両面に2回コーティングすることも可能である。
フラッシュ蒸発法を利用したコーティング法をさらに詳細に見れば,次の通りである。
高温,超低圧状態でモノマーを昇華させて一時的に基板に噴射して,気孔及び表面にコーティングさせる方法であり,コーティング膜の厚さ調節は,混合モノマーの量を調節してコーティング膜の厚さを調節する。このコーティング法は,本特許に参照として統合された米国特許US6,468,595号明細書に開示されており,本実施の形態では,このコーティング法を使用する。
前述したように微細粒子コーティングを実施した後,上記組成物の重合反応を実施して,多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面にイオン伝導性のポリマーからなるコーティング膜が形成されたポリマー電解質膜を得る。上記微細粒子コーティング方法としては,特別に制限されないが,真空蒸着コーティングを実施する。
上記重合反応は,光,熱または電子ビームによりなされることができる。光としては,UVなどを利用し,熱による場合には,温度が70〜350℃に維持させる。このような重合反応を通じて,イオン伝導重合性化合物と架橋剤との間の架橋反応,グラフト反応のような重合反応が起きて,それに対応するイオン伝導性のポリマーが形成される。前述したように,上記組成物には,可塑剤がさらに付加されることもできる。
カソード,アノード及び上記カソードとアノードとの間に位置した前述したポリマー電解質膜を備えて,本実施の形態の燃料電池を得ることができる。
以下,本発明の実施形態を,下記の実施例を挙げて説明するが,本発明の実施形態が下記の実施例にのみ限定されるものではない。
(実施例1)
スルフォニルアクリレート(CH=CH−C(=O)O−SOH)及びPEGDAが下記の表1に表示された組成で混合された組成物を準備した後,それをそれぞれPVDFマトリックス,PTFEマトリックス,またはセルガードマトリックス(ポリエチレンマトリックス)上にフラッシュ蒸発させた後,ここにUVを10分間照射して重合反応を実施して,PVDFマトリックスの単一ファイバ上に,プロトン伝導性のポリマーであるビニルスルホン酸とPEGDAの重合体とがコーティングされたポリマー電解質膜を完成した。
一方,電極としては,E−TEK社のEFCG−Sタイプに,東レ(株)の製品であるカーボンペーパTGPH900上に10wt%白金を担持したローディング量0.6mg/cmの電極を使用した。電極にリン酸を含浸するためには,電極上にリン酸を浸した後,120℃で1時間真空下で保管した。
上記電極と前述したポリマー電解質膜とを備えて,燃料電池を完成した。

図1は,上記実施例1によって組成物をコーティングする前のPTFEマトリックスの電子走査顕微鏡写真(10,000倍拡大写真)であり,図2は,実施例1によってスルフォニルアクリレートの30重量部とPEGDAの70重量部とを備える組成物をコーティングして,PTFEマトリックスを構成する単一ファイバの外面にイオン伝導性のポリマー含有のコーティング膜が形成されたポリマー電解質膜の電子走査顕微鏡写真(10,000倍拡大写真)を示すものであり,図3は,図2のポリマー電解質膜がリン酸によりスウェリングされた状態を示す電子走査顕微鏡写真である。
図1及び図2を比較するとき,実施例1によれば,PTFEマトリックスを構成する単一ファイバの周囲を立体的に取り囲むように,コーティング膜が約1μmに形成されることが分かった。そして,多孔性の高分子マトリックスに高分子をコーティングして,高分子のそれぞれのファイバにコーティングされることを確認できれば,コーティング後にも気孔が存在することになるが,これは,すなわち,高分子のコーティングが単純に表面でない3次元的に高分子膜の内部にもコーティングされて,コーティングされたイオノマーがスウェリングされて,プロトンの移動時にプロトンの経路を確保する役割を行える媒質を提供する一方,ガスの遮断を防止する効果を奏することができた。
図3を参照して,スウェリングされた電解質膜は,高分子が膨脹されて既存の気孔を効果的に充填して,ピンホールフリー状態のポリマー膜を形成できるということが分かった。
上記実施例1によって得られたポリマー電解質膜において,スルフォニルアクリレートの含量によるイオン伝導度の変化を調べ,その結果を図4に示した。ここで,イオン伝導度の測定方法について見れば,室温で水に1時間含浸させた後で調べた。
図4を参照すれば,PTFEマトリックスを使用した場合が,イオン伝導度特性が最も優秀であるということが分かった。
また,上記実施例1によって製造された燃料電池(基板として,PTFEマトリックスを使用する)において,セル性能を調べた。ここで,セル性能の評価条件について見れば,水素ガスの流量は,約100ml/minであり,空気の流量は,約300ml/minであり,無加湿条件で電流密度によるセル電位変化を調べた。
前述したセル性能の評価結果は,図5に示した。
図5を参照すれば,電流密度0.2A/cmで温度別電圧を測定,150℃で最も高い0.4Vを示し,温度が低くなるほど電圧が下降する特性を示した。これは,温度が高くなるほど既存の高分子の特性であるセグメント動きが活動的になると共に,プロトンの移動が容易であるということが分かった。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例を想定し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は,燃料電池等に適用可能である。
本発明の実施例1によって組成物をコーティングする前のPTFEマトリックスの電子走査顕微鏡で構成の一例を示した説明図である。 本発明の実施例1によってPTFEマトリックスを構成する単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性ポリマー含有のコーティング膜を備えるポリマー電解質膜の構成の一例を電子走査顕微鏡で示した説明図である。 図2のポリマー電解質膜がリン酸によりスウェリングされた状態の一例を電子走査顕微鏡で示した説明図である。 本発明の実施例1によるポリマー電解質膜において,スルフォニルアクリレートの含量による電解質膜のイオン伝導度の変化をグラフで示す説明図である。 本発明の実施例1によって製造された燃料電池において,セル性能をグラフで示す説明図である。

Claims (31)

  1. 多孔性の高分子マトリックスと;
    前記多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜と;
    を備えることを特徴とする,ポリマー電解質膜。
  2. 前記イオン伝導性ポリマーは,イオン伝導重合性化合物と架橋剤との重合結果物であることを特徴とする,請求項1に記載のポリマー電解質膜。
  3. 前記イオン伝導重合性化合物は,末端にスルホン酸基,リン酸基,カルボン酸基,イミド基,スルホンイミド基,スルホンアミド基,またはヒドロキシ基のうち少なくとも1つ選択された作用基と不飽和結合を有しており,重量平均分子量が10,000g/mole以下であるモノマーまたはオリゴマーであることを特徴とする,請求項2に記載のポリマー電解質膜。
  4. 前記イオン伝導重合性化合物は,ビニルスルホン酸,スチレンスルホン酸,スルフォニルアクリレート,または末端にスルホン酸基を有するビニル系のモノマーのうち少なくとも1つ選択されることを特徴とする,請求項2に記載のポリマー電解質膜。
  5. 前記架橋剤は,ヘキシルアクリレート,ブチルアクリレート,トリメチロールプロパントリアクリレート,ポリ(エチレングリコール)メタクリレート,ポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート,アリルアクリレート,またはジビニルベンゼンのうち少なくとも一つ選択されることを特徴とする,請求項2に記載のポリマー電解質膜。
  6. 前記イオン伝導性のポリマーコーティング膜は,イオン伝導重合性化合物と架橋剤とを備える組成物を微細粒子コーティングした後,それを重合して得られたことを特徴とする,請求項1に記載のポリマー電解質膜。
  7. 前記組成物に可塑剤がさらに付加されることを特徴とする,請求項6に記載のポリマー電解質膜。
  8. 前記可塑剤は,ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリレート及びポリアリルエーテルからなる群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする,請求項7に記載のポリマー電解質膜。
  9. 前記多孔性の高分子マトリックスは,ポリテトラフルオーロエチレン,ポリビニリデンフルオリド,ポリプロピレン,およびポリエチレンからなる群より少なくとも一つ選択された不織布であることを特徴とする,請求項1に記載のポリマー電解質膜。
  10. 前記多孔性の高分子マトリックスの厚さは,10〜150μmであり,気孔度が30〜90%であることを特徴とする,請求項1に記載のポリマー電解質膜。
  11. 前記単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性ポリマーを備えるコーティング膜の厚さは,1〜3μmであることを特徴とする,請求項1に記載のポリマー電解質膜。
  12. 多孔性の高分子マトリックス上に,イオン伝導重合性化合物及び架橋剤を含む組成物を利用して微細粒子コーティングである真空蒸着コーティングを実施する工程と;
    前記結果物の重合反応を実施して,多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜を備えるポリマー電解質を得る工程と;
    を含むことを特徴とする,ポリマー電解質膜の製造方法。
  13. 前記微細粒子コーティングは,フラッシュ蒸発方式により行われることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  14. 前記組成物に,イオン伝導重合性化合物の100重量部を基準として20〜200重量部の可塑剤をさらに含まれることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  15. 前記可塑剤は,ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリレート,およびポリアリルエーテルよりなる群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする,請求項14に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  16. 前記重合反応は,光を照射する,電子ビームを加える,または熱を加えてなされることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  17. 前記イオン伝導重合性化合物は,末端にスルホン酸基,リン酸基,カルボン酸基,イミド基,スルホンイミド基,スルホンアミド基,またはヒドロキシ基のうち少なくとも1つ選択された作用基と不飽和結合を有しており,重量平均分子量が10,000g/mole以下であるモノマーまたはオリゴマーであることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  18. 前記イオン伝導重合性化合物は,ビニルスルホン酸,スチレンスルホン酸,スルフォニルアクリレート,または末端にスルホン酸を含むビニル系のモノマーのうち少なくとも1つ選択されることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  19. 前記架橋剤は,ヘキシルアクリレート,ブチルアクリレート,トリメチロールプロパントリアクリレート,ポリ(エチレングリコール)メタクリレート,ポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート,アリルアクリレート,またはジビニルベンゼンのうち少なくとも1つ選択されることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  20. 前記架橋剤は,酸性基含有の重合性化合物の100重量部を基準として25〜300重量部であることを特徴とする,請求項12に記載のポリマー電解質膜の製造方法。
  21. カソードと;
    アノードと;
    前記カソードとアノードとの間に介在される多孔性の高分子マトリックスと;
    前記多孔性の高分子マトリックスの単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性のポリマーコーティング膜と;
    を備えるポリマー電解質膜を備えることを特徴とする,燃料電池。
  22. 前記イオン伝導性ポリマーは,イオン伝導重合性化合物と架橋剤との重合結果物であることを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
  23. 前記イオン伝導重合性化合物は,末端にスルホン酸基,リン酸基,カルボン酸基,イミド基,スルホンイミド基,スルホンアミド基,またはヒドロキシ基のうち少なくとも1つ選択された作用基と不飽和結合を有しており,重量平均分子量が10,000g/mole以下であるモノマーまたはオリゴマーであることを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
  24. 前記イオン伝導重合性化合物は,ビニルスルホン酸,スチレンスルホン酸,スルフォニルアクリレート,または末端にスルホン酸基を有するビニル系のモノマーのうち少なくとも1つ選択されることを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
  25. 前記架橋剤は,ヘキシルアクリレート,ブチルアクリレート,トリメチロールプロパントリアクリレート,ポリ(エチレングリコール)メタクリレート,ポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート,アリルアクリレート,またはジビニルベンゼンのうち少なくとも1つ選択されることを特徴とする,請求項22に記載の燃料電池。
  26. 前記イオン伝導性のポリマーコーティング膜は,前記イオン伝導重合性化合物と前記架橋剤とを備える組成物を微細粒子コーティングした後,それを重合して得られたことを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
  27. 前記組成物に可塑剤がさらに付加されることを特徴とする,請求項26に記載の燃料電池。
  28. 前記可塑剤は,ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルアクリレート及びポリアリルエーテルからなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする,請求項27に記載の燃料電池。
  29. 前記多孔性の高分子マトリックスは,ポリテトラフルオーロエチレン,ポリビニリデンフルオリド,ポリプロピレン,およびポリエチレンからなる群のうち少なくとも一つ選択された不織布であることを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
  30. 前記多孔性の高分子マトリックスの厚さが10〜150μmであり,気孔度が30〜90%であることを特徴とする請求項21に記載の燃料電池。
  31. 前記単一ファイバの外面に形成されたイオン伝導性ポリマーを備えるコーティング膜の厚さは,1〜3μmであることを特徴とする,請求項21に記載の燃料電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009145188A1 (ja) * 2008-05-28 2009-12-03 トヨタ自動車株式会社 電解質膜
JP2018088345A (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 セイコーエプソン株式会社 高分子電解質組成物、高分子電解質、高分子電解質の製造方法、電池、電池の製造方法、および電子機器
JP2018190647A (ja) * 2017-05-10 2018-11-29 トヨタ自動車株式会社 固体高分子電解質膜

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100624470B1 (ko) * 2005-06-14 2006-09-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그의 제조방법
KR100718108B1 (ko) * 2005-10-07 2007-05-14 삼성에스디아이 주식회사 고분자 전해질막, 그 제조방법 및 이를 이용한 연료전지
KR100709220B1 (ko) * 2005-11-30 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조방법 및 이를포함하는 연료 전지 시스템
JP5286646B2 (ja) * 2006-04-19 2013-09-11 トヨタ自動車株式会社 スルホン基含有モノマーの重合方法
CN101542813B (zh) * 2006-10-27 2012-10-10 Utc电力公司 阳极基底层比阴极基底层厚的液体电解质燃料电池
EP2144319A1 (de) * 2008-07-09 2010-01-13 Micronas GmbH Verfahren zum Herstellen einer protonenleitfähigen, strukturierten Elektrolytmembran
US9182406B2 (en) 2008-08-04 2015-11-10 Biodesy, Inc. Nonlinear optical detection of molecules comprising an unnatural amino acid possessing a hyperpolarizability
US20110124025A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 College Of Nanoscale Science And Engineering Cell Collecting Devices and Methods for Collecting Cells
WO2012125138A1 (en) 2011-03-11 2012-09-20 Utc Power Corporation Unitized electrode assembly with high equivalent weight ionomer
WO2012129347A1 (en) 2011-03-21 2012-09-27 Biodesy, Llc Classification of kinase inhibitors using nonlinear optical techniques
CN103922317A (zh) * 2014-05-07 2014-07-16 南京工业大学 一种氮掺杂多孔碳材料、制备方法及其应用
WO2016106286A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 Biodesy, Inc. Attachment of proteins to interfaces for use in nonlinear optical detection
CN107129592B (zh) * 2017-05-22 2019-05-21 东北林业大学 一种纤维素聚合物电解质膜及其制备方法和应用
DE102018131922A1 (de) * 2018-12-12 2020-06-18 Carl Freudenberg Kg Membran für den selektiven Stofftransport
SG11202112839PA (en) * 2019-06-04 2021-12-30 Membrion Inc Ceramic anion exchange materials
JP2022535868A (ja) 2019-06-04 2022-08-10 メンブリオン・インコーポレイテッド セラミック陽イオン交換材料
WO2021006496A1 (ko) * 2019-07-08 2021-01-14 코오롱인더스트리 주식회사 고분자 전해질막, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 전기화학 장치
WO2021133045A1 (ko) * 2019-12-27 2021-07-01 코오롱인더스트리 주식회사 고분자 전해질막, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 전기화학 장치
KR20240067020A (ko) * 2022-11-08 2024-05-16 코오롱인더스트리 주식회사 연료 전지용 막-전극 어셈블리, 및 이의 제조 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001504636A (ja) * 1996-11-18 2001-04-03 ユニバーシティー オブ サザン カリフォルニア 新規な燃料電池用ポリマー電解質膜
WO2001060873A1 (fr) * 2000-02-16 2001-08-23 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Polyelectrolyte, film de polyelectrolyte et cellule electrochimique
JP2002008680A (ja) * 2000-06-21 2002-01-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 複合化架橋電解質
JP2002537113A (ja) * 1999-02-26 2002-11-05 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 表面構造形状を保持しつつミクロ構造基材にポリマー層をコーティングする方法
JP2004014232A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Uni-Chemical Co Ltd リン酸基及び/又はスルホン酸基を含有する固体高分子電解質(複合)膜並びにそれを用いた燃料電池
JP2004055165A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Akihiko Tanioka スチレン系高分子電解質及びその製造方法
JP2004063430A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 燃料電池用固体高分子電解質膜
JP2004149779A (ja) * 2002-10-08 2004-05-27 Toyobo Co Ltd ポリアリーレンエーテル系化合物、それを含有する組成物、およびそれらの製造方法
JP2004524958A (ja) * 2001-02-13 2004-08-19 シグマ テクノロジーズ インターナショナル,インコーポレイティド 固体ポリマー構造体形成プロセス及び固体ポリマー構造体

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5096561A (en) * 1990-07-02 1992-03-17 Masud Akhtar Thin film ionic conductors, methods and devices
US5451476A (en) * 1992-11-23 1995-09-19 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Cathode for a solid-state battery
US5834523A (en) * 1993-09-21 1998-11-10 Ballard Power Systems, Inc. Substituted α,β,β-trifluorostyrene-based composite membranes
CN1038562C (zh) 1994-06-20 1998-06-03 中国科学院化学研究所 聚丙烯微孔膜为基膜的离子交换膜及其制法
US6258276B1 (en) * 1996-10-18 2001-07-10 Mcmaster University Microporous membranes and uses thereof
US6248469B1 (en) 1997-08-29 2001-06-19 Foster-Miller, Inc. Composite solid polymer electrolyte membranes
US6030718A (en) * 1997-11-20 2000-02-29 Avista Corporation Proton exchange membrane fuel cell power system
WO2000054351A1 (fr) * 1999-03-08 2000-09-14 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Membrane electrolytique pour pile a combustible et son procede de fabrication, et pile a combustible et son procede de fabrication
KR100298802B1 (ko) * 1999-06-28 2001-09-22 김순택 고체 고분자 전해질용 가교제 및 이를 이용하여 제조된 가교형 고체 고분자 전해질
JP4042285B2 (ja) 2000-02-23 2008-02-06 トヨタ自動車株式会社 固体高分子電解質膜およびその製造方法
JP4621344B2 (ja) 2000-09-06 2011-01-26 日東電工株式会社 プロトン伝導性膜又はフィルムとそれらを用いてなる燃料電池
EP2298401B1 (en) * 2000-12-12 2015-04-08 ResMed Limited Headgear for a breathing mask
US20020127474A1 (en) * 2001-01-09 2002-09-12 E.C.R.-Electro-Chemical Research Ltd. Proton-selective conducting membranes
ITMI20010383A1 (it) * 2001-02-26 2002-08-26 Ausimont Spa Membrane idrofiliche porose
KR100437267B1 (ko) * 2001-10-17 2004-06-23 학교법인 서강대학교 연료전지용 고분자 전해질 막 및 이의 제조방법
KR100453680B1 (ko) 2001-11-10 2004-10-20 한국과학기술연구원 가교된 이온 교환 막 및 그 제조방법
JP4284463B2 (ja) 2002-10-25 2009-06-24 東亞合成株式会社 電解質膜および当該電解質膜を用いた燃料電池
JP2004253336A (ja) 2003-02-21 2004-09-09 Toagosei Co Ltd 電解質膜および当該電解質膜を用いた燃料電池
JP2004335244A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Nec Tokin Corp 電解質膜電極接合体とその製造方法ならびに固体高分子型燃料電池
KR100508639B1 (ko) 2003-06-04 2005-08-17 주식회사 협진아이엔씨 비수계 고분자 전해질막 및 이를 이용한 연료전지
CN101656318A (zh) 2004-12-03 2010-02-24 日东电工株式会社 电解质膜的制造方法、电解质膜以及使用该电解质膜的固体高分子型燃料电池
EP1833111A4 (en) * 2004-12-03 2010-03-17 Nitto Denko Corp ELECTROLYTE MEMBRANE AND FESTPOLYMER FUEL CELL THEREWITH

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001504636A (ja) * 1996-11-18 2001-04-03 ユニバーシティー オブ サザン カリフォルニア 新規な燃料電池用ポリマー電解質膜
JP2002537113A (ja) * 1999-02-26 2002-11-05 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 表面構造形状を保持しつつミクロ構造基材にポリマー層をコーティングする方法
WO2001060873A1 (fr) * 2000-02-16 2001-08-23 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Polyelectrolyte, film de polyelectrolyte et cellule electrochimique
JP2002008680A (ja) * 2000-06-21 2002-01-11 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 複合化架橋電解質
JP2004524958A (ja) * 2001-02-13 2004-08-19 シグマ テクノロジーズ インターナショナル,インコーポレイティド 固体ポリマー構造体形成プロセス及び固体ポリマー構造体
JP2004014232A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Uni-Chemical Co Ltd リン酸基及び/又はスルホン酸基を含有する固体高分子電解質(複合)膜並びにそれを用いた燃料電池
JP2004055165A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Akihiko Tanioka スチレン系高分子電解質及びその製造方法
JP2004063430A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 燃料電池用固体高分子電解質膜
JP2004149779A (ja) * 2002-10-08 2004-05-27 Toyobo Co Ltd ポリアリーレンエーテル系化合物、それを含有する組成物、およびそれらの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009145188A1 (ja) * 2008-05-28 2009-12-03 トヨタ自動車株式会社 電解質膜
JP2018088345A (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 セイコーエプソン株式会社 高分子電解質組成物、高分子電解質、高分子電解質の製造方法、電池、電池の製造方法、および電子機器
JP2018190647A (ja) * 2017-05-10 2018-11-29 トヨタ自動車株式会社 固体高分子電解質膜

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