JP2006291162A - 樹脂材料及びその製造方法、燃料電池、電源並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、イオン伝導性の高い樹脂材料、該樹脂材料の製造方法、該樹脂材料を有する燃料電池、該燃料電池を有する電源及び該電源を有する電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】 樹脂材料は、化学構造式
−ＣＦ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＦＣｌ−
並びに一般式
−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯＲ）−
で示される構成単位を有すると共に、Ｒが化学構造式
−ＣＨ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＨ_２−
で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖である第一の樹脂と、化学構造式（１）
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方を重合することにより得られる第二の樹脂並びに化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより得られる第三の樹脂の少なくとも一方を含有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、樹脂材料、樹脂材料の製造方法、燃料電池、電源及び電子機器に関する。

温暖化ガスに代表される環境問題の観点から、クリーンエネルギー源としての燃料電池が急ピッチで開発されている。特に、固体電解質型の燃料電池は、低温で作動することができることや小型で高い出力密度を有することができることから、研究開発が活発に進められている。

固体電解質型の燃料電池は、アノード及びカソードの間に挟まれたプロトン伝導型の電解質膜を有する。また、この燃料電池においては、例えば、アノードに水素が供給され、カソードに酸素が供給される。そして、アノード内の触媒によりアノードに供給された水素からプロトンが発生する。この時、発生する電子は、外部回路を伝導する。発生したプロトンは、プロトン伝導型の電解質膜を伝搬して、カソードに達する。さらに、カソードに達したプロトン、酸素及び外部回路を通じてカソードに到達した電子が反応し、水を生成する。上記のように、燃料電池の発電が進行するためには、アノードで発生したプロトンが、カソードへ良好に伝搬されなければならず、良好なプロトンの伝搬性を備えた電解質膜の開発が盛んに行われている。例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社のパーフルオロアルキルスルホン酸型高分子（Ｎａｆｉｏｎ：登録商標）は、プロトン伝導性が高い膜として開発され、燃料電池の電解質膜として広く利用されている。しかしながら、Ｎａｆｉｏｎは、多段階合成を経て製造されるため高価であり、低コストの電解質膜の開発が進められている。

例えば、特許文献１には、リン酸基を有するモノマーの重合樹脂が開示されている。

また、特許文献２には、炭化水素部を有する重合体に対して、リン酸基含有重合体を混合することにより、耐酸化性を向上した電解質膜が開示されている。

また、特許文献３には、プロトン酸基を有する重合体と成膜性を有する非伝導体高分子を混合したポリマーブレンドプロトン伝導体が開示されている。

特許文献６乃至８には、リン酸基を有するモノマーとスルホン酸基を有するモノマーの共重合樹脂が開示されている。

特許文献４には、イオン性解離基を有する重合体とイオン性解離を有さない高分子を混合したポリマーブレンドプロトン伝導体に電界を印加する技術が開示されている。

また、特許文献５には、ポリフッ化ビニリデン膜及びフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロフロピレン共重合体膜のような、すでに膜の形態になっている基材ポリマーを浸漬によって膨潤させる工程、膨潤した基材ポリマーを、スルホン化スチレン、ジビニルベンゼン等のモノマー及び重合開始剤に浸漬させる工程並びに膨潤した基材ポリマー内でモノマーを重合する工程を繰り返して、ポリマーブレンドを得る方法が開示されている。

また、特許文献３には、プロトン酸基を有する重合体及び成膜性を有する非伝導体高分子を、適当な溶媒に溶解又は分散させた後、溶剤を除去する工程を経てポリマーブレンドプロトン伝導体を形成する方法並びにプロトン酸基を有する重合体及び成膜性を有する非伝導体高分子を溶融させ、適当な混合機で混合又は分散させた後、公知の成形機や成膜機で所望するポリマーブレンドプロトン伝導体を得る方法が開示されており、特許文献４には、イオン性解離基を有する高分子及びイオン性解離基を有さない高分子を溶融及び／又は溶解させた状態で電界を印加することによって、固体高分子イオン伝導体を製造する方法が開示されている。
特開２００１−１１４８３４号公報 特開２００４−７９２５２号公報 特開２００２−２９４０８７号公報 特開２００３−２３４０１５号公報 特表２００１−５０４６３６号公報 特開２００３−８６０２１号公報 特開２００４−１４２３２号公報 特開２００３−１３８０８８号公報

しかしながら、特許文献１のリン酸基を有する重合樹脂は、溶媒に不溶であることから、加熱成形又は加圧成型により膜を形成する必要があり、簡便にイオン伝導膜を形成することが難しい。また、イオン伝導度も不十分である。

また、特許文献２の炭化水素部を有する重合体の一例として、フッ化ビニリデン樹脂が考えられるが、リン酸基含有重合体と混合したときの分散性や相溶性が悪い。また、リン酸基含有モノマーとして、アシッドホスホオキシ（ポリオキシエチレングリコール）メタクリレートやアシッドホスホオキシ（ポリプロピレングリコール）メタクリレートを用いた場合、形成される樹脂のイオン伝導度は低く、特に、アシッドホスホオキシ（ポリプロピレングリコール）メタクリレートを用いた場合は、不均質な膜が形成される。さらに、リン酸基含有重合体には、汎用溶剤に溶解しないものがある。また、実施例の樹脂のイオン伝導度も不十分である。

また、特許文献３及び４の非伝導性高分子の一例であるフッ化ビニリデンは、イオン性解離基（プロトン酸基）を有する重合体と混合したときの分散性や相溶性が悪い。さらにリン酸基含有重合体には、汎用溶剤に溶解せず、溶融もしないものがある。また、得られる膜の強度や樹脂のイオン伝導度も不十分である。

特許文献６乃至８においては、リン酸基を有するモノマーとスルホン酸基を有するモノマーの共重合樹脂や共重合樹脂と他の樹脂の混合体を開示されているが、いずれの樹脂もイオン伝導度が不十分である。

また、特許文献５の製造方法では、膜状の膨潤した基材ポリマー内に含浸させ得る量のモノマーのみを重合させるため、基材ポリマー内に含浸するモノマーの割合を制御することは難しい。従って、ポリマーブレンドにおけるポリマーの各成分の割合を制御し、得られるポリマーブレンドの特性を調整することは難しい。また、ポリマーブレンドを得るまでには膨潤、浸漬及び重合の各工程を何度も繰り返す必要があり、製造に長時間を要する。

また、特許文献３及び４の製造方法を用いて、十分な電気特性並びに高い熱的及び機械的強度を備えた固体高分子イオン伝導体（ポリマーブレンドプロトン伝導体）としての電解質膜を得るためには、二種類の高分子を常温（二種類の高分子の融点よりも低い温度）で溶剤に溶解若しくは分散させて二種類の高分子を均一に混合する工程又は二種類の高分子の融点以上の温度に加熱して、二種類の高分子を溶融させて均一に混合する工程が必要である。すなわち、二種類の高分子を均一に混合することで、電解質膜において、不十分な電気特性又は低い熱的若しくは機械的強度の部分が形成されることを抑制することが必要になる。

しかしながら、二種類の高分子を常温（二種類の高分子の融点よりも低い温度）で溶剤に溶解又は分散させる場合には、イオン性解離基を有する高分子（プロトン酸基を有する重合体）及びイオン性解離基を有さない高分子（成膜性を有する非伝導体高分子）の両方を十分に溶解又は分散させることが可能な溶剤を用いる必要があるが、イオン性解離基を有する高分子及びイオン性解離基を有さない高分子の両方を十分に溶解させることが可能な溶剤を選択することは困難であり、イオン性解離基を有する高分子及びイオン性解離基を有さない高分子の両方を分散させるためには、これらの高分子及び分散媒の相溶性が低く、各々の高分子鎖の絡み合いが取れにくいために、二種類の高分子を十分に混合することに長時間を要する。さらに、これらの方法で得られる固体高分子イオン伝導膜は、水又はアルコールに膨潤しやすく、膜の安定性が悪い。

本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、イオン伝導性が良好な樹脂材料、該樹脂材料の製造方法、該樹脂材料を有する燃料電池、該燃料電池を有する電源及び該電源を有する電子機器を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第一の樹脂と、第二の樹脂及び第三の樹脂の少なくとも一方とを含有する樹脂材料において、該第一の樹脂は、化学構造式
−ＣＦ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＦＣｌ−
並びに一般式
−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯＲ）−
で示される構成単位を有すると共に、Ｒが化学構造式
−ＣＨ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＨ_２−
で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖である樹脂であり、該第二の樹脂は、化学構造式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方を重合することにより得られる樹脂であり、該第三の樹脂は、化学構造式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方並びにスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより得られる樹脂であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、上記化学構造式及び一般式で示される構成単位を有する第一の樹脂と、上記化学構造式で示される化合物の少なくとも一方を重合することにより得られる第二の樹脂並びに上記化学構造式で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより得られる第三の樹脂の少なくとも一方とを含有するので、イオン伝導性が良好な樹脂材料を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の樹脂材料において、前記スルホン酸基を有するモノマーは、一般式

で示される化合物、一般式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_２
で示される化合物及び一般式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＮＨＣ（ＣＨ_３）_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_３
で示される化合物の少なくとも一つであり、Ｘ_１、Ｘ_２及びＸ_３は、それぞれ独立に、水素原子又はアルカリ金属であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記スルホン酸基を有するモノマーは、上記一般式で示される化合物の少なくとも一つであるため、イオン伝導性が良好な樹脂材料を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の樹脂材料において、前記第一の樹脂の含有量は、３５重量％以上９５重量％以下であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記第一の樹脂の含有量は、３５重量％以上９５重量％以下であるので、機械的強度が良好な樹脂材料を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、樹脂材料の製造方法において、化学構造式
−ＣＦ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＦＣｌ−
並びに一般式
−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯＲ）−
で示される構成単位を有すると共に、Ｒが化学構造式
−ＣＨ_２ＣＨ_２−及び
−ＣＦ_２ＣＨ_２−
で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖である樹脂を含有する液体中で、化学構造式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方又は化学構造式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方並びにスルホン酸基を有するモノマーを重合する工程を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、上記化学構造式及び一般式で示される構成単位を有する樹脂を含有する液体中で、上記化学構造式で示される化合物の少なくとも一方又は上記化学構造式で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーを重合する工程を有するので、イオン伝導性が良好な樹脂材料の製造方法を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、樹脂材料において、請求項４に記載の樹脂材料の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の樹脂材料の製造方法を用いて製造されているので、イオン伝導性が良好な樹脂材料を提供することができる。

請求項６に記載の発明は、燃料電池において、請求項１乃至３又は５に記載の樹脂材料を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至３又は５に記載の樹脂材料を有するので、イオン伝導性が良好な樹脂材料を有する燃料電池を提供することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の燃料電池において、アルコールを含有する燃料を用いて発電することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、アルコールを含有する燃料を用いて発電するので、体積エネルギー密度に優れる燃料電池を得ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の燃料電池において、前記アルコールは、エタノールであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、前記アルコールは、エタノールであるので、環境保全性及び安全性が高い燃料電池を得ることができる。

請求項９に記載の発明は、電源において、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の燃料電池を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の燃料電池を有するので、イオン伝導性が良好な樹脂材料を有する電源を提供することができる。

請求項１０に記載の発明は、電子機器において、請求項９に記載の電源を有することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の電源を有するので、イオン伝導性が良好な樹脂材料を有する電子機器を提供することができる。

本発明によれば、イオン伝導性が良好な樹脂材料、該樹脂材料の製造方法、該樹脂材料を有する燃料電池、該燃料電池を有する電源及び該電源を有する電子機器を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。

本発明の樹脂材料は、グラフト共重合体とイオン伝導性樹脂を含有する。グラフト共重合体は、化学構造式及び一般式
（ＣＦ_２ＣＨ_２）、（ＣＦ_２ＣＦＣｌ）及び（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯ−Ｒ））
で示される３種類の構成単位を有する主鎖と、化学構造式
（ＣＨ_２ＣＨ_２）及び（ＣＦ_２ＣＨ_２）
で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖（Ｒ部位）を有する。また、イオン伝導性樹脂は、化学構造式（１）
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
で示される化合物の少なくとも一方を重合することにより得られる樹脂並びに化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより得られる樹脂の少なくとも一方である。なお、本発明の樹脂材料は、グラフト共重合体とイオン伝導性樹脂の他に、単独重合体をさらに含有していてもよい。

スルホン酸基は、一般的に、リン酸基より酸解離定数が大きいため、イオン伝導度を向上させることができる官能基である。したがって、本発明で用いられるスルホン酸基を有するモノマーは、イオン伝導度を向上させる上からは、重合系において安定に存在できるものであれば、特に限定されないが、（メタ）アリルスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、これらのアルカリ金属塩等を使用することができる。

本発明において、スルホン酸基を有するモノマーは、一般式

で示される化合物（ｐ−スチレンスルホン酸及びそのアルカリ金属塩）、一般式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_２
で示される化合物（アリルスルホン酸及びそのアルカリ金属塩）並びに化学構造式
ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＮＨＣ（ＣＨ_３）_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_３
で示される化合物（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及びそのアルカリ金属塩）の少なくとも一つであることが好ましい。なお、Ｘ_１、Ｘ_２及びＸ_３は、それぞれ独立に、水素原子又はアルカリ金属である。中でも、ｐ−スチレンスルホン酸及びそのアルカリ金属塩が特に好ましい。

グラフト共重合体を構成する異なる構成単位は、媒質に対して異なる相溶性や相互作用を示すため、構成単位の種類が多い程、イオン伝導性樹脂に対する相溶性や分散性も多様となると共に、グラフト共重合体に多様な機能を付与することが可能となる。

本発明で用いられるイオン伝導性樹脂は、単独では、イオン伝導度が低く、また、成型性や成膜性も乏しい。これは、リン酸基が会合し、イオン伝導源であるプロトンが解離しにくくなるためである。成型性や成膜性が劣るのは、イオン伝導性樹脂が不融又は溶剤に不溶である場合があるためである。

本発明の樹脂材料において、グラフト共重合体は、イオン伝導性樹脂のリン酸基の会合を抑制し、樹脂材料の機械的強度及び化学的安定性を向上させることができる。したがって、イオン伝導性樹脂の含有量が少なくても、樹脂材料のイオン伝導度を高くすることが可能である。

また、イオン伝導性樹脂を合成する際に、スルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより、樹脂材料のイオン伝導度をさらに向上させることができる。

グラフト共重合体（及び単独重合体）は、主鎖の長さと側鎖の長さが同等程度であることが好ましい。また、グラフト共重合体の組成比としては、フッ化ビニリデン単位が５０％以上９５％以下であることが好ましく、９０％以上９５％以下であることがさらに好ましい。

本発明においては、グラフト共重合体とイオン伝導性樹脂を用いて、以下のように、イオン伝導膜を形成することができる。なお、本発明の樹脂材料は、イオン伝導膜を含む。

グラフト共重合体を溶剤に溶解又は溶融させた状態で、イオン伝導性樹脂を添加し、充分に攪拌混合してイオン伝導性液体を調製する。このとき、攪拌混合は、各種の攪拌・分散・混合方法により行うことができる。攪拌・分散・混合方法としては、回転刃により固形分の微細化及び混合を行うホモジナイザー、回転する３本のロールが有するギャップにより粒子の微細化及び混合を行う３本ロールミル、ビーズを混合し攪拌することにより粒子の微細化及び混合を行うサンドミル、超音波振動により粒子を微細化及び混合する超音波分散等が挙げられる。

次に、得られたイオン伝導性液体をプラスチック基板等に塗布した後、乾燥させることにより、イオン伝導膜を形成することができる。イオン伝導性液体が溶媒又は分散媒を含有する場合には、これらを除去することにより、イオン伝導性液体を固化することができる。また、イオン伝導性液体が、グラフト共重合体の溶融物を含有する場合には、液温を低下させることにより、イオン伝導性液体を固化させることができる。また、塗布方法には、公知のブレードコート法、ダイコート法、ワイヤーバーコート法、スクリーン印刷法、フレクソ印刷法、スプレーコート法等を用いることができる。

ブレードコート法、ダイコート法、ワイヤーバーコート法及びスプレーコート法は、イオン伝導性液体を大面積領域に塗布することができる。

スクリーン印刷法、フレクソ印刷法等の印刷版を使用する方法では、任意の位置の任意の範囲に、イオン伝導性液体を塗布することができる。

このような印刷法により塗布されたイオン伝導性液体を乾燥又は固化させる（媒質を除去する）ことによって、イオン伝導膜を形成することができる。

例えば、ブレードコート法の場合には、ＰＥＴフィルム等の平滑な板又は膜にイオン伝導性液体を塗布し、これをウェットギャップが設定されたブレードにより均一な速度で平坦化することにより、均一な厚さのイオン伝導膜を形成することができる。

また、スプレーコート法では、ＰＥＴフィルム等の平滑な板又は膜にイオン伝導性液体を噴霧した後、イオン伝導性液体から媒質を除去することにより、均一な膜厚のイオン伝導膜を形成することができる。イオン伝導膜の膜厚は、イオン伝導性液体の噴霧量、噴霧装置の移動速度等を調整することにより制御することができる。

本発明において、イオン伝導膜は、グラフト共重合体を固形分比で３５〜９５重量％含有することが好ましく、４５〜９５重量％含有することがさらに好ましい。グラフト共重合体の含有量が３５％未満である場合、イオン伝導膜を形成したときにイオン伝導性樹脂が分離しやすくなり、また、イオン伝導膜の強度が低下することがある。

本発明の樹脂材料の製造方法は、グラフト共重合体を含有する液体中で、化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方又は化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより、イオン伝導性樹脂を形成する工程を有する。なお、グラフト重合体は、前述と同様であり、グラフト共重合体を含有する液体は、グラフト共重合体及び溶媒を含有する溶液であってもよく、グラフト共重合体の溶融物であってもよい。また、グラフト共重合体を含有する液体は、前述の単独重合体をさらに含有してもよい。

なお、以下、化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方又は化学構造式（１）で示される化合物の少なくとも一方及びスルホン酸基を有するモノマーをモノマー（１）と言う。

グラフト共重合体を含有する液体は、グラフト共重合体及びモノマー（１）を含有するが、溶媒又は分散剤（例えば、他の樹脂等）及びイオン性解離基を有さない重合可能な化合物をさらに含有してもよい。

以下、本発明の樹脂材料の製造方法について説明する。

まず、グラフト共重合体を含有する液体（溶液又は溶融物）に、少なくとも、モノマー（１）を添加し、グラフト共重合体を含有する液体及びモノマー（１）を十分に攪拌、混合して溶解させる。次に、得られた混合物を攪拌しながら、熱、光等の外部エネルギーをこの混合物に与える。なお、グラフト共重合体を含有する液体及びモノマー（１）の混合物には、重合開始剤を添加してもよい。そして、予め添加した重合開始剤又はモノマー（１）の自己重合性を利用してモノマー（１）を重合し、イオン伝導性樹脂とグラフト共重合体を含有するイオン伝導性液体を作製することができる。

本発明の樹脂材料の製造方法においては、グラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂を直接混合せずに、グラフト共重合体を含有する液体に、イオン伝導性樹脂を合成するために用いられるモノマー（１）を添加するため、グラフト共重合体とモノマー（１）をより短時間で混合することができる。すなわち、グラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂を直接混合する場合には、両方の樹脂の長い分子鎖による立体障害が大きく、分子鎖の絡み合いが起こりにくく、両方の樹脂を混合するための時間が長くなる。これに対して、本発明の樹脂材料の製造方法においては、より短い分子鎖を備えたモノマー（１）を用いているため、モノマー（１）の分子鎖による立体障害が小さく、長い分子鎖を備えたグラフト共重合体とモノマー（１）の混合は、より短時間で達成される。

また、モノマー（１）は、グラフト共重合体の近傍で重合するため、モノマー（１）の重合（イオン性解離基を有さない重合可能な化合物との共重合も含む）によって得られるイオン伝導性樹脂とグラフト共重合体の相溶性又は分散性は良好である。

なお、グラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂を直接混合すると、グラフト共重合体とイオン伝導性樹脂は、不均一に分散する場合がある。この場合、イオン伝導性液体から形成される樹脂材料の機械的強度又はイオン伝導性は、樹脂材料の全体に亘って不均一になる。具体的には、樹脂材料におけるイオン伝導性樹脂の割合が相対的に高い領域では、イオン伝導度は高いが、機械的強度が不十分となり、樹脂材料におけるグラフト共重合体の割合が相対的に高い領域では、機械的強度は高いが、イオン伝導度が不十分となる。これに対して、本発明の樹脂材料の製造方法により得られるイオン伝導性液体においては、グラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂の相溶性又は分散性が良好である。したがって、このようなイオン伝導性液体を用いて形成される樹脂材料は、樹脂材料の全体に亘って均一な機械的強度及びイオン伝導度を有する。

本発明の樹脂材料の製造方法では、複雑な合成工程を経ることなく、均質な樹脂材料を製造することができる。

図１（ａ）は、直鎖構造の非イオン伝導性共重合樹脂を含む液体の概略図であり、（ｂ）は、グラフト構造の非イオン伝導性共重合樹脂を含む液体の概略図である。図１（ａ）に示すように、直鎖構造の非イオン伝導性共重合樹脂１１を含む溶液においては、直鎖構造の非イオン伝導性共重合樹脂１１の分子鎖間に、イオン性解離基を有する重合可能な化合物を含むモノマー１２を分散させることは極めて難しい。一方、図１（ｂ）に示すように、グラフト構造の非イオン伝導性共重合樹脂１３を含む液体においては、イオン性解離基を有する重合可能な化合物を含むモノマー１２は、グラフト構造の非イオン伝導性共重合樹脂１３の主鎖から枝分かれした側鎖の間に、容易に分散することができる。したがって、図１（ｂ）の場合、モノマー１２を重合させて得られるイオン伝導性液体における非イオン伝導性共重合樹脂及びイオン伝導性樹脂の分散安定性を向上させることができる。

本発明の樹脂材料の製造方法において、モノマー（１）を、イオン性解離基を有さない重合可能な化合物と共重合することにより、グラフト共重合体を含有する液体中のイオン伝導性樹脂の分散安定性を向上させることができる。

ここで、イオン性解離基を有さない重合可能な化合物とは、イオン性解離基を有さず、モノマー（１）と共重合することが可能であり、グラフト共重合体を含有する液体（溶液又は溶融物）に溶解又は均質に分散することができる化合物を意味する。イオン性解離基を有さない重合可能な化合物は、モノマー（１）と共重合することにより、イオン伝導性樹脂を形成するため、得られるイオン伝導性液体中のイオン伝導性樹脂は、モノマー（１）に由来する構成単位及びイオン性解離基を有さない重合可能な化合物に由来する構成単位の両方を含む。

また、イオン性解離基を有さない重合可能な化合物は、グラフト共重合体と同様の構成単位を有することが好ましい。この場合には、イオン伝導性液体中のイオン伝導性樹脂は、グラフト共重合体との親和性が良好な、イオン性解離基を有さない重合可能な化合物に由来する構成単位を有することになる。したがって、イオン伝導性液体中のグラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂の相溶性又は分散性を向上させることができる。このように、イオン伝導性液体におけるグラフト共重合体及びイオン伝導性樹脂の混合状態を適正化することにより、全体に亘って均質な樹脂材料を得ることができる。

本発明において、イオン伝導膜は、燃料電池の構成材として利用することができる。イオン伝導膜は、均一であると共にイオン伝導性が良好であるため、例えば、電解質膜として用いることにより、良好な性能の燃料電池を提供することができる。

図２に、プロトン伝導型の電解質膜を有する燃料電池の発電概念を示す。基本的構成要素として、中心に電解質膜２１が存在し、その両側にアノード２２及びカソード２３が配置され、セパレータ２４を有している。また、アノード２２及びカソード２３は、電極触媒層と拡散層を有する。アノード２２には、水素、アルコール等の燃料が供給され、電極触媒により燃料が酸化され、プロトン及び電子が発生する。アノードに発生する電子は、負荷を有する外部回路に流れ出る。また、プロトンは、電解質膜２１中を伝搬し、カソード２３に達する。カソード２３には、空気、酸素等の酸化剤が供給され、プロトンと酸素と外部回路を流れて来た電子とが反応し、水を生成する。

燃料として、水素を用いた場合の反応式は、以下のようになる。

アノード反応：Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
カソード反応：２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｈ_２Ｏ
全反応：Ｈ_２＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ
本発明の燃料電池は、電極触媒の種類により適性があるが、燃料は、特に限定されない。しかしながら、燃料は、通常、容器等の有限な体積を有する空間に収められるため、体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度に優れることが好ましく、体積エネルギー密度に優れることが特に好ましい。このため、液体燃料又は固体燃料を用いることが好ましい。

水素、メタノール及びエタノールを１分子酸化することにより発生する電子数は、それぞれ２個、６個及び１２個であることから、水素、メタノール及びエタノール１ｍｏｌから発生する電荷は、理論値として、それぞれ９６５００×２Ｃ、９６５００×６Ｃ及び９６５００×１２Ｃとなる。さらに、常温常圧における、水素、メタノール及びエタノール１ｃｍ^３から発生する電荷量に換算すると、それぞれ約９Ｃ／ｃｍ^３、約１４４００Ｃ／ｃｍ^３及び約１５２００Ｃ／ｃｍ^３となる。このことから、常温常圧における水素の体積エネルギー密度は、著しく低くなる。メタノール及びエタノールを１分子酸化する場合には、反応式
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→６Ｈ^＋＋６ｅ⁻＋ＣＯ_２
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋３Ｈ_２Ｏ→１２Ｈ^＋＋１２ｅ⁻＋２ＣＯ_２
に示すように、それぞれ１分子及び３分子の水を必要とするが、このことを加味しても液体燃料の体積エネルギー密度が優れることは明らかである。

高圧状態の水素又は液体水素を使用することも可能であるが、容器を堅牢にする必要があり、容器込みのエネルギー密度を考慮すると、液体燃料や固体燃料の方が優れている。

本発明の燃料電池には、水素吸蔵合金に蓄えた水素、ガソリン、炭化水素、アルコール等の固体燃料又は液体燃料が使用できるが、燃料電池の小型化が可能な点、体積エネルギー密度に優れる点より、アルコールを使用することが好ましい。中でも、炭素数が４以下であるアルコールを使用することが好ましく、安全性が高く、生合成が可能である点（環境面）からエタノールを使用することがさらに好ましい。これにより、駆動時間を向上させた小型の燃料電池を得ることができる。このような燃料電池は、体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度に優れることから、比較的小型の電子機器に使用する場合に、特に好ましい。

本発明の電源は、本発明の燃料電池を有する。

図３は、電源の一例を概略的に示す図であり、図４は、電源の一例を概略的に示すブロック図である。なお、図４の矢印は、燃料等の流れを示す。

図３及び図４に示すように、電源は、燃料電池２０、液体燃料を収容する液体燃料カートリッジ７１、液体燃料カートリッジ７１に接続された混合器７２、液体燃料カートリッジ７１と混合器７２との間に設けられたバルブ７３、液体燃料を燃料電池２０に供給するための液体燃料ポンプ７４、液体燃料の濃度を検知する濃度センサー７５、発電後の液体燃料を気体と液体とに分離する気液分離器７６、温度センサー７７と冷却素子７８とを有する熱交換器７９、空気を燃料電池２０に供給するための空気ポンプ８０、温度センサー８１と冷却素子８２とを有する水分凝縮器８３、水分凝縮器８３からの水分を収容する水タンク８４、水タンク８４と混合器７２との間に設けられたバルブ８５、これらの各部を制御するための制御回路８６、燃料電池２０の正負極が接続されたＤＣＤＣコンバーター８７等から構成されている。なお、液体燃料等が通過する各部は、チューブ等の流路により接続されている。

このような電源において、混合器７２を通過した液体燃料は、液体燃料ポンプ７４を経て、濃度センサー７５に導かれる。濃度センサー７７により検知された液体燃料の濃度が所定の濃度より低い場合には、制御回路８６は、液体燃料カートリッジ７１のバルブ７３を開ける。このようにして、液体燃料は、燃料電池２０に導かれる。発電後の液体燃料は、気液分離器７６により気体成分（炭酸ガス）と液体成分（液体燃料）とに分けられ、液体成分は、熱交換器７９に導かれる。温度センサー７７により検知された液温が所定の温度より低い場合には、制御回路８６は、冷却素子７８により液体成分を冷却せず、液温が所定の温度より高い場合には、制御回路８６は、冷却素子７８により液体成分を冷却する。熱交換器７９を通過した液体成分は、再び混合器７２に戻される。このような流れが燃料ラインとして機能する。

空気は、空気ポンプ８０から燃料電池２０に導かれる。発電後の空気は、水分を含有する気液混合ガスとなり、水分凝縮器８３に導かれる。温度センサー８１により検知されたガス温度が所定の温度より低い場合には、制御回路８６は、冷却素子８２により気液混合ガスを冷却せず、ガス温度が所定の温度より高い場合には、制御回路８６は、冷却素子８２により気液混合ガスを冷却する。なお、排ガスは、電源の外部に排出される。ここで、排ガスを排出するための排出口（図示せず）は、情報処理装置における電源の装着位置により異なるが、情報処理装置の外部に面した位置に設けることが好ましい。水分凝縮器８３により凝縮された水分は、水タンク８４を介して混合器７２に戻される。このような流れが酸化剤ライン（空気ライン）として機能する。

このようにして、液体燃料及び空気が燃料電池２０に供給されることで、燃料電池２０は、発電し、所定の電力（起電力）をＤＣＤＣコンバーター８７に付与する。なお、ここでは、蓄電素子を用いていないが、蓄電素子を電源の内部、電源の外部等に設けてもよい。

本発明の電子機器は、本発明の電源を有する。電子機器としては、電源を有する携帯可能なパーソナルコンピュータ等の情報処理装置が挙げられる。

図５は、パーソナルコンピュータの一例を概略的に示す図であり、内部に電源が搭載されている。

図６は、情報処理装置の一例を概略的に示すブロック図である。情報処理装置は、各種演算を行って各部を集中的に制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５２、ＢＩＯＳ等を記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３及びＣＰＵ５２の作業エリアとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５４がバス５５により接続されて構成されている。バス５５には、大容量記憶装置であるＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）５６、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置５７、キーボード、マウス等の入力装置５８、ＣＤ、ＤＶＤ等の記憶媒体５９からデータを読み取る光ディスク装置等のデータ読取装置６０、電力を供給する電源６１等が各種のコントローラ（図示せず）等を介して接続されている。

記憶媒体５９には、各種のプログラムが記憶されている。これらのプログラムは、データ読取装置６０で読み取られ、ＨＤＤ５６にインストールされる。なお、記憶媒体５９としては、ＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスク、光磁気ディスク、フレキシブルディスク等の各種方式のメディアを用いることができる。データ読取装置６０も記憶媒体５９の方式に応じて、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、ＦＤＤ等が用いられる。また、各種のプログラムは、記憶媒体５９から読み取るのではなく、ネットワーク（図示せず）からダウンロードしてＨＤＤ５６にインストールされるものであってもよい。

フッ素樹脂として、フッ素樹脂１、フッ素樹脂２及びフッ素樹脂３を用意した。

フッ素樹脂１は、フッ化ビニリデン由来の構成単位を９３〜９５％、クロロフルオロエチレン由来の構成単位を約３〜４％、アルキルプロピレンカーボネート由来の構成単位を約２〜３％有するグラフト共重合体であり、側鎖は、フッ化ビニリデン由来の構成単位からなる。フッ素樹脂１の組成は、ＸＰＳにより得られる各元素の存在比から算出した。なお、ＸＰＳは、ＡＸＩＳ ＵＬＴＲＡ（島津製作所社製）を用いて測定し、Ｆ、Ｏ、Ｃ及びＣｌの存在比は、それぞれ４７．０８、１．７１、５０．４９及び０．７２であった。
なお、フッ素樹脂１としては、分子量の異なる二種類のフッ素樹脂１−１及びフッ素樹脂１−２を用いた。フッ素樹脂１−１の数平均分子量Ｍｎは、７１００であり、重量平均分子量Ｍｗは、４４００００であった。また、フッ素樹脂１−２のＭｎは、２６０００であり、Ｍｗは、３４００００であった。

フッ素樹脂２は、フッ化ビニリデン由来の構成単位を４０％、六フッ化イソプロピレン由来の構成単位を１１％、四フッ化エチレン由来の構成単位を４９％有する直鎖状共重合体である。フッ素樹脂２の組成は、ブルッカーＤＲＸ−５００を用いて、^１ＨＮＭＲ及び^１９ＦＮＭＲを測定することにより求めた。フッ素樹脂２に内部標準物質として、８．０４５重量％の１，１，２，２−テトラブロモエタンを混合して、^１ＨＮＭＲを測定し、ピークの積分強度比から、Ｈの含有率は、２８重量％であることが判った。さらに、^１９ＦＮＭＲを用いて、ＣＦ_３とＣＦ_２の積分強度比を求めたところ、ＣＦ_３：ＣＦ_２＝３．８５８：３４．２３４であった。フッ素樹脂２のＭｎは、３００００であり、Ｍｗは、１８００００であった。

フッ素樹脂３として、ポリフッ化ビニリデンを用いた。フッ素樹脂３のＭｎは、１０７０００であり、Ｍｗは、１８００００であった。

なお、フッ素樹脂の分子量は、ゲル透過クロマトグラフ法により測定した。

イオン伝導性樹脂として、ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）を用意した。
（実施例１）
ジメチルホルムアミドに、２．７８ｇのフッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレート４．７３ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルを、アシッドホスホオキシエチルメタクリレートの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃で２４時間及び８５℃で１時間保持した後、徐冷し、樹脂材料を含有する液体を得た。なお、得られた液体は、乳白色であり、均一であった。樹脂材料を含有する液体を離形性プラスチック上に塗布し、真空下で加熱することにより、溶剤を除去した。得られた樹脂材料を、加熱したメタノール中で充分に洗浄した後、沸騰水中で加熱し、イオン交換水中に保存した。なお、得られた樹脂材料は均質であった。

樹脂材料を直径３ｍｍの金型で打ち抜き、インピーダンスアナライザーを用いて、樹脂材料のインピーダンスを測定した。測定温度は２５度した。得られたインピーダンスの実部及び虚部の測定値について、コールコールプロットを行い、低周波部から高周波部の直線の外挿と実数軸との交点を抵抗値とした。イオン伝導度（２５℃）は、２．０×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例２−１）
フッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの添加量をそれぞれ３．７５ｇ及び３．７５ｇとした以外は、実施例１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、１．０×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例２−２）
フッ素樹脂１−２を用いた以外は、実施例２−１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、１．７×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例３）
フッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの添加量をそれぞれ４．７３ｇ及び２．７８ｇとした以外は、実施例１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、２．９×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
（実施例４）
フッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの添加量をそれぞれ５．６３ｇ及び１．８８ｇとした以外は、実施例１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、２．１×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
（実施例５）
フッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの添加量をそれぞれ６．４５ｇ及び１．０５ｇとした以外は、実施例１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、６．２×１０^−４Ｓ／ｃｍであった。
（実施例６）
フッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの添加量をそれぞれ１．８３ｇ及び５．６３ｇとした以外は、実施例１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料は、表面の一部に直径１ｍｍ程度の盛り上がりが見られた。イオン伝導度（２５℃）は、５．８×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例７）
ジメチルホルムアミドに、５．６２ｇのフッ素樹脂１−１を加え、溶解させた。この溶液に１．８８ｇのポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）を加え、回転刃式のホモジナイザーを用いて、１００００ｒｐｍで一次分散を行った。次に、３本ロールミルを用いて、５回処理を行うことにより、樹脂材料を含有する液体は均一になった。得られた樹脂材料を含有する液体を離形性プラスチック上に塗布し、真空下で加熱することにより、溶剤を除去した。得られた樹脂材料を沸騰水中で加熱し、イオン交換水中に保存した。なお、得られた樹脂材料は均質であった。実施例１と同様に、イオン伝導度（２５℃）を評価したところ、１．５×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
（比較例１）
ジメチルホルムアミドに、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート２．７８ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルを、アシッドホスホオキシエチルメタクリレートの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃に加熱すると、ゲル化が起こった。実施例３の結果との比較から、フッ素樹脂１−１には、リン酸基の会合を抑制する効果があることがわかった。
（比較例２）
ジメチルホルムアミドに、４．７３ｇのフッ素樹脂３及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレート２．７８ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルをアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃で２４時間及び８５℃で１時間保持した後、徐冷し、樹脂材料を含有する液体を得た。樹脂材料が析出したため、均一にはならなかった。実施例３の結果との比較から、フッ素樹脂１−１には、均一性（分散性）を改善する効果があることがわかった。
（比較例３）
メチルエチルケトンに、４．７３ｇのフッ素樹脂２及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレート２．７８ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルをアシッドホスホオキシエチルメタクリレートの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃で２４時間及び７８℃で１時間保持した後、徐冷し、樹脂材料を含有する液体を得た。固形分と透明な液体部分に分離したため、均一にはならなかった。
（比較例４）
ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）の粉末を２００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧することにより、直径約１０ｍｍの円盤状に成型した。これをイオン交換水に投入した。円盤は膨潤し、崩壊した。このことから、フッ素樹脂１には、成形性を改善する効果があることがわかった。
（比較例５）
アシッドホスホオキシエチルメタクリレートの替わりに化学構造式
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＰＯ（ＯＨ）_２
（ｎ＝４−５）で示されるモノマーを使用した以外は、実施例３と同様に樹脂材料を作製した。得られた樹脂材料は均質であったが、イオン伝導度（２５℃）は、１．７×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
（比較例６）
アシッドホスホオキシエチルメタクリレートの替わりに化学構造式
ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＰＯ（ＯＨ）_２
（ｎ＝５−６）で示されるモノマーを使用した以外は、実施例３と同様に樹脂材料を作製した。得られた樹脂材料は不均質であり、イオン伝導度を安定に測定することができなかった。
（参考例１）
フッ素樹脂１−１、ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）及び実施例３で得られた樹脂材料を熱重量分析した。その結果を図７に示す。これより、樹脂材料の熱重量分析曲線７１は、その成分であるフッ素樹脂１−１及びポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）の熱重量分析曲線７２及び７３を重量比に対応させて足したものとは異なり、樹脂材料は、ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）より耐熱性が向上していることがわかる。このことは、フッ素樹脂１がポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）と相互作用していることを示している。
（参考例２）
フッ素樹脂１−１、ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）及び実施例３で得られた樹脂材料を示差熱分析した。その結果を図８に示す。これより、樹脂材料の示差熱分析曲線８１は、その成分であるフッ素樹脂１−１及びポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）の示差熱分析曲線８２及び８３を重量比に対応させて足したものとは異なり、フッ素樹脂１−１より高い温度にピークを有することがわかる。なお、ポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレートは、測定範囲で熱の出入りを示さない。また、フッ素樹脂１は、３個のピークを有し、１７０℃付近のピークは融点である。）このことは、フッ素樹脂１がポリ（アシッドホスホオキシエチルメタクリレート）と相互作用していることを示している。
（実施例８）
ジメチルホルムアミドに、３．７７ｇのフッ素樹脂１−１及びアシッドホスホオキシエチルメタクリレート３．３７ｇ、アリルスルホン酸ナトリウム０．３６３ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルを、モノマーの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃で２４時間及び８５℃で１時間保持した後、徐冷し、樹脂材料を含有する液体を得た。なお、得られた液体は、乳白色であり、均一であった。樹脂材料を含有する液体を離形性プラスチック上に塗布し、真空下で加熱することにより、溶剤を除去した。得られた樹脂材料を、加熱したメタノール中で充分に洗浄した後、沸騰水中で加熱した。次に、１ＮＨ_２ＳＯ_４水溶液中に加え、１時間加熱し、イオン交換水で洗浄した後、沸騰水中で加熱洗浄を２回行い、イオン交換水中に保存した。なお、得られた樹脂材料は均質であった。

樹脂材料を直径３ｍｍの金型で打ち抜き、インピーダンスアナライザーを用いて、樹脂材料のインピーダンスを測定した。測定温度は２５度とした。得られたインピーダンスの実部及び虚部の測定値について、コールコールプロットを行い、低周波部から高周波部の直線の外挿と実数軸との交点を抵抗値とした。イオン伝導度（２５℃）は、１．５×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例９）
アリルスルホン酸ナトリウムの代わりに、ｐ−スチレンスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、実施例８と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、２．３×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例１０−１）
フッ素樹脂１−１、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート及びｐ−スチレンスルホン酸ナトリウムの添加量をそれぞれ３．７５ｇ、２．６２５ｇ及び１．１２５ｇとした以外は、実施例９と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度は、２．８×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例１０−２）
フッ素樹脂１−２を用いた以外は、実施例１０−１と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、３．８×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（実施例１１）
フッ素樹脂１−１、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート及びｐ−スチレンスルホン酸ナトリウムの添加量をそれぞれ３．７５ｇ、１．８７５ｇ及び１．８７５ｇとした以外は、実施例９と同様に樹脂材料を製造した。樹脂材料を含有する液体は、乳白色であり、均一であった。また、得られた樹脂材料も均質であり、イオン伝導度（２５℃）は、２．１×１０^−２Ｓ／ｃｍであった。
（比較例６）
ジメチルホルムアミドに、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート２．６２５ｇ及びｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム１．１２５ｇを加え、均一な溶液を得た後、アゾビスイソブチロニトリルを、モノマーの２重量％加えた。溶液を攪拌しながら、７５℃に加熱すると、ゲル化が起こった。
（実施例１２）
ドクターブレードを用いて、実施例２で得られた樹脂材料を含有する液体を離型性のプラスチックシートに塗布、乾燥した後、メタノールで洗浄して膜厚が約１８０μｍのイオン伝導膜（８ｃｍ×８ｃｍ）を得た。

以下、得られたイオン伝導膜を電解質膜として用いた。

蒸留水１０ｇに、白金触媒を５０重量％担持したカーボン１ｇ及び５重量％のＮａｆｉｏｎ（商標）液７．４ｇを添加した後、分散処理を行い、カソード触媒層塗布液を得た。カソード触媒層塗布液を電解質膜の片面に、白金の塗布量が１ｍｇ／ｃｍ^２となるようにスプレー塗布した。なお、塗布面積は、５ｃｍ×５ｃｍとした。

蒸留水１０ｇに、白金−ルテニウム触媒（元素比１：１）を４０重量％担持したカーボン１ｇ及び５重量％のＮａｆｉｏｎ（商標）液７．４ｇを添加した後、分散処理を行い、アノード触媒層塗布液を得た。電解質膜の白金触媒を塗布した面とは反対側の面に、アノード触媒層塗布液を白金の塗布量が１ｍｇ／ｃｍ^２となるようにスプレー塗布した。なお、塗布面積は、５ｃｍ×５ｃｍとした。

得られた電解質膜を、１３０℃で加熱処理した後、図９に示す燃料電池を作製した。電解質膜９１は、アノード触媒層９２及びカソード触媒層９３で挟持されている。また、燃料電池は、カーボンペーパーからなる拡散層９４（厚さ２００μｍ、５３ｍｍ×５３ｍｍ）、樹脂含浸高密度人造黒鉛からなる液体燃料供給部９５及び酸化剤供給部９６（厚さ１０ｍｍ、８０ｍｍ×８０ｍｍ、流路形状：サーペンタイン、流路外寸５０ｍｍ×５０ｍｍ）、銅に金メッキを施した集電板９７、絶縁板９８（厚さ５００μｍ、８０ｍｍ×８０ｍｍ）、エンドプレート９９（ＳＵＳ３０４、厚さ１２ｍｍ、１２０ｍｍ×１２０ｍｍ）、テフロン（登録商標）製のシール部材１００（厚さ２００μｍ、外寸８０ｍｍ×８０ｍｍ、内径５４ｍｍ×５４ｍｍ）を有する。

なお、エンドプレート９９は、ボルト１０１及び支持棒１０２を用いて、１辺に対して３個所（全体で１２箇所）固定した。液体燃料供給口１０３、液体燃料排出口１０４、酸化剤供給口１０５及び酸化剤排出口１０６は、エンドプレート９９の側面に設けられている。絶縁板９８、液体燃料供給部９５及び酸化剤供給部９６は、液体燃料及び酸化剤を導くための穴を設けてあると共に、集電板９７面には、Ｏリング（図示せず）を設けて、漏れを防止した。

１重量％のメタノール水溶液（液体燃料）の流量を１．５ｍｌ／分、空気（酸化剤）の流量を１００ｍｌ／分として、燃料電池に供給したところ、開放電圧は、０．６５Ｖであった。

イオン性モノマー及び非イオン性高分子を含有する液体を概略的に示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は、非イオン性高分子として、それぞれ直鎖状共重合体及びグラフト共重合体を用いた場合である。 燃料電池の発電概念を示す図である。 電源の一例を概略的に示す図である。 電源の一例を概略的に示すブロック図である。 パーソナルコンピュータの一例を概略的に示す図である。 情報処理装置の一例を概略的に示すブロック図である。 参考例１の熱重量分析の結果を示す図である。 参考例２の示差熱分析の結果を示す図である。 実施例１２の燃料電池を示す図である。

符号の説明

１１ 直鎖構造の非イオン伝導性共重合樹脂
１２ モノマー
１３ グラフト構造の非イオン伝導性共重合樹脂
２１ 電解質膜
２２ アノード
２３ カソード
２４ セパレータ
３１ 燃料電池
３２ 液体燃料カートリッジ
３３ 混合器
３４、４６ バルブ
３５ 液体燃料ポンプ
３６ 濃度センサー
３７ 気液分離器
３８、４２ 温度センサー
３９、４３ 冷却素子
４０ 熱交換器
４１ 空気ポンプ
４４ 水分凝縮器
４５ 水タンク
４７ 制御回路
４８ ＤＣＤＣコンバーター
４９ 端子
５１ 電源
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ バス
６５ ＨＤＤ
６６ 表示装置
６７ 入力装置
６８ 記録媒体
６９ データ読取装置
９１ 電解質膜
９２ アノード触媒層
９３ カソード触媒層
９４ 拡散層
９５ 液体燃料供給部
９６ 酸化剤供給部
９７ 集電板
９８ 絶縁板
９９ エンドプレート
１００ シール部材
１０１ ボルト
１０２ 支持棒
１０３ 液体燃料供給口
１０４ 液体燃料排出口
１０５ 酸化剤供給口
１０６ 酸化剤排出口

Claims (10)

1. 第一の樹脂と、第二の樹脂及び第三の樹脂の少なくとも一方とを含有する樹脂材料において、
   該第一の樹脂は、化学構造式
   −ＣＦ_２ＣＨ_２−及び
   −ＣＦ_２ＣＦＣｌ−
   並びに一般式
   −ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯＲ）−
   で示される構成単位を有すると共に、Ｒが化学構造式
   −ＣＨ_２ＣＨ_２−及び
   −ＣＦ_２ＣＨ_２−
   で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖である樹脂であり、
   該第二の樹脂は、化学構造式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
   ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
   で示される化合物の少なくとも一方を重合することにより得られる樹脂であり、
   該第三の樹脂は、化学構造式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
   ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
   で示される化合物の少なくとも一方並びにスルホン酸基を有するモノマーを共重合することにより得られる樹脂であることを特徴とする樹脂材料。
2. 前記スルホン酸基を有するモノマーは、一般式
   

   

   で示される化合物、一般式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_２
   で示される化合物及び一般式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＮＨＣ（ＣＨ_３）_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｘ_３
   で示される化合物の少なくとも一つであり、
   Ｘ_１、Ｘ_２及びＸ_３は、それぞれ独立に、水素原子又はアルカリ金属であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料。
3. 前記第一の樹脂の含有量は、３５重量％以上９５重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂材料。
4. 化学構造式
   −ＣＦ_２ＣＨ_２−及び
   −ＣＦ_２ＣＦＣｌ−
   並びに一般式
   −ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＯＯＲ）−
   で示される構成単位を有すると共に、Ｒが化学構造式
   −ＣＨ_２ＣＨ_２−及び
   −ＣＦ_２ＣＨ_２−
   で示される構成単位の少なくとも一方を有する側鎖である樹脂を含有する液体中で、
   化学構造式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
   ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
   で示される化合物の少なくとも一方又は
   化学構造式
   ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２及び
   ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＰＯ（ＯＨ）_２
   で示される化合物の少なくとも一方並びにスルホン酸基を有するモノマーを重合する工程を有することを特徴とする樹脂材料の製造方法。
5. 請求項４に記載の樹脂材料の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする樹脂材料。
6. 請求項１乃至３又は５に記載の樹脂材料を有することを特徴とする燃料電池。
7. アルコールを含有する燃料を用いて発電することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
8. 前記アルコールは、エタノールであることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
9. 請求項６乃至８のいずれか一項に記載の燃料電池を有することを特徴とする電源。
10. 請求項９に記載の電源を有することを特徴とする電子機器。

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