JP2007063515A - 樹脂材料及びその製造方法、イオン伝導膜、燃料電池、電源並びに電子機器 - Google Patents
樹脂材料及びその製造方法、イオン伝導膜、燃料電池、電源並びに電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 樹脂材料は、化学構造式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する第一の樹脂並びに
一般式
【化1】
で示されるモノマーを重合することにより得られる第二の樹脂を含有し、Rは、水素原子又はメチル基である。
【選択図】 なし
Description
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する第一の樹脂並びに一般式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する樹脂を含有する液体中で、一般式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する第一の樹脂並びに一般式
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。このため、燃料電池のエネルギー密度を向上させることができる。
−CF2CH2−、−CF2CF(CF3)−及び−CF2CF2−
で示される3種の構成単位を有する共重合樹脂であり、樹脂Bは、一般式(1)
アノードにおける反応:H2→2H++2e−
カソードにおける反応:2H++(1/2)O2+2e−→H2O
全反応:H2+(1/2)O2→H2O
で示される反応が起こる。
メタノール;CH3OH+H2O→6H++6e−+CO2
エタノール;C2H5OH+3H2O→12H++12e−+2CO2
で示されるように、酸化反応する際に、それぞれ1分子及び3分子の水を必要とするが、液体燃料のエネルギー密度が気体燃料よりも優れていることは明らかである。
(実施例1)
メチルエチルケトンに、3.75gのフッ素樹脂1及びアシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート(Rがメチル基であるモノマー(1))3.75g(全固形分比50%)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%(75mg)加えた。溶液を攪拌すると同時に、溶液を75℃で24時間及び80℃で1時間保持し、徐冷し、イオン伝導性液体を得た。製造直後のイオン伝導性液体は、乳黄白色であり、均一分散状態であった(図6参照)。得られたイオン伝導性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。得られたイオン伝導膜を、加熱したメタノール中で数回充分に洗浄した後、沸騰水中で加熱し、イオン交換水中に保存した。イオン伝導膜は、均質であった。
(実施例2)
メチルエチルケトンに、4.73gのフッ素樹脂1及びアシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート2.78g(全固形分比37%)を加えた以外は、実施例1と同様にイオン伝導膜を作製した。イオン伝導性液体は、均一であり、イオン伝導膜も均質であった。イオン伝導膜のイオン伝導度は、3.1×10−3S/cmであった。
(実施例3)
メチルエチルケトンに、5.63gのフッ素樹脂1及びアシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート1.88g(全固形分比25%)を加えた以外は、実施例1と同様にイオン伝導膜を作製した。イオン伝導性液体は、均一であり、イオン伝導膜も均質であった。イオン伝導膜のイオン伝導度は、2.2×10−3S/cmであった。
(実施例4)
メチルエチルケトンに、6.45gのフッ素樹脂1及びアシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート1.05g(全固形分比14%)を加えた以外は、実施例1と同様にイオン伝導膜を作製した。イオン伝導性液体は、均一であり、イオン伝導膜も均質であった。イオン伝導膜のイオン伝導度は、4.9×10−4S/cmであった。
(実施例5)
メチルエチルケトンに、5.62gのフッ素樹脂1を加え、溶解させた。この溶液に、ポリ(アシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート)1.88g(全固形分比25%)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回処理を行い、均一なイオン伝導性液体を得た。得られたイオン伝導性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。得られたイオン伝導膜を沸騰水中で加熱し、イオン交換水中に保存した。イオン伝導膜は、均質であった。実施例1と同様に、イオン伝導膜のイオン伝導度を測定したところ、1.9×10−3S/cmであった。
(比較例1)
ジメチルホルムアミドに、4.73gのフッ素樹脂2及びアシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート2.78g(全固形分比37%)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%(56mg)加えた。
(比較例2)
ポリ(アシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレート)粉末を300kg/cm2の圧力をかけて直径約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。このことを実施例と比較すると、フッ素樹脂1が成膜性を改善する効果を有することがわかる。
(比較例3)
アシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレートの代わりに、アシッドホスホオキシエチルメタクリレートを使用した以外は、実施例2と同様に、イオン伝導性液体を作製した。イオン伝導性液体は、不均一であり、分離状態にあった(図7参照)。
(比較例4)
アシッドホスホオキシクロロプロピルメタクリレートの代わりに、アシッドホスホオキシ(ポリプロピレングリコール)メタクリレートを使用した以外は、実施例2と同様に、イオン伝導膜を作製した。イオン伝導膜は不均一であり、イオン伝導度は、6.3×10−3S/cmと低かった。
(実施例6)
ドクターブレードを用いて、実施例1で作製したイオン伝導性液体を離型性のプラスチックシートに塗布、乾燥し、メタノールで洗浄して膜厚約250μm(8cm×8cm)のイオン伝導膜を得た。
12 アノード
13 カソード
14 セパレータ
15 外部回路
21 燃料電池
22 液体燃料カートリッジ
23 混合器
24、36 バルブ
25 液体燃料ポンプ
26 濃度センサー
27 気液分離器
28、32 温度センサー
29、33 冷却素子
30 熱交換器
31 空気ポンプ
34 水分凝縮器
35 水タンク
37 制御回路
38 DCDCコンバーター
39 端子
41 電源システム
51 CPU
52 ROM
53 RAM
54 バス
55 HDD
56 表示装置
57 入力装置
58 記録媒体
59 データ読取装置
81 電解質膜
82 アノード触媒層
83 カソード触媒層
84 拡散層
85 液体燃料供給部
86 酸化剤供給部
87 集電板
88 絶縁板
89 エンドプレート
90 シール部材
91 ボルト
92 支持棒
93 液体燃料供給口
94 液体燃料排出口
95 酸化剤供給口
96 酸化剤排出口
Claims (10)
- 化学構造式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する第一の樹脂並びに
一般式
Rは、水素原子又はメチル基であることを特徴とする樹脂材料。 - 化学構造式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する樹脂を含有する液体中で、一般式
Rは、水素原子又はメチル基であることを特徴とする樹脂材料の製造方法。 - 請求項2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。
- 化学構造式
−CF2CH2−、
−CF2CF(CF3)−及び
−CF2CF2−
で示される構成単位を有する第一の樹脂並びに
一般式
Rは、水素原子又はメチル基であることを特徴とするイオン伝導膜。 - 前記第一の樹脂の含有量は、50重量%以上90重量%以下であることを特徴とする請求項4に記載のイオン伝導膜。
- 請求項1又は3に記載の樹脂材料を有することを特徴とする燃料電池。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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