JP2007122895A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of carrying fuel for a fuel cell by filling a fuel composition in a cartridge, simply supplying fuel to a fuel cell cell, making the fuel cartridge compact and exchangeable, and using city water. <P>SOLUTION: The fuel cell system 1 is comprised of a fuel discharge mechanism 2 and the fuel cell cell 3, the fuel discharge mechanism 2 is equipped with the fuel cartridge 4, a water container 5, and a water supply mechanism 6 connecting the fuel cartridge 4 and the water container 5. The fuel cell cell 3 is fixed to the front of a frame body 7, and the fuel cartridge 4 and the water container 5 are detachably installed in the frame body 7. The water supply mechanism 6 is attached to the back surface of the frame body 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

固体高分子電解質型燃料電池は、パーフルオロスルホン酸膜等の固体電解質膜を電解質とし、この膜の両面に燃料極及び酸化剤極を接合して構成され、アノードに水素やメタノール、カソードに酸素を供給して電気化学反応により発電する装置である。各電極で生じる電気化学反応は、アノードでは、メタノールを用いた場合、
CHOH+HO→6H+CO+6e …[1]
であり、また、カソードでは、
3/2O+6H+6e→3HO …[2]
である。この反応を起こすために、両電極は触媒物質が担持された炭素微粒子と固体高分子電解質との混合体より構成されている。
A solid polymer electrolyte fuel cell has a solid electrolyte membrane such as a perfluorosulfonic acid membrane as an electrolyte, and a fuel electrode and an oxidant electrode are joined to both sides of the membrane. Hydrogen or methanol is used for the anode and oxygen is used for the cathode. Is a device that generates electricity through an electrochemical reaction. The electrochemical reaction that occurs at each electrode is as follows:
CH 3 OH + H 2 O → 6H + + CO 2 + 6e [1]
And at the cathode,
3/2 O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O [2]
It is. In order to cause this reaction, both electrodes are composed of a mixture of carbon fine particles carrying a catalyst material and a solid polymer electrolyte.

このような固体高分子電解質型燃料電池において、燃料としてメタノールを用いた場合、アノードに供給されたメタノールは、電極中の細孔を通過して触媒に達し、触媒によりメタノールが分解されて、上記反応式[1]の反応で電子と水素イオンを生成する。水素イオンはアノード中の電解質及び両電極間の固体電解質膜を通ってカソードに達し、カソードに供給された酸素及び外部回路より流れ込む電子と反応して、上記反応式[2]のように水を生じる。一方、メタノールより放出された電子はアノード中の触媒担体を通って外部回路へ導き出され、外部回路よりカソードに流れ込む。この結果、外部回路ではアノードからカソードへ向かって電子が流れ電力が取り出される。   In such a solid polymer electrolyte fuel cell, when methanol is used as the fuel, the methanol supplied to the anode reaches the catalyst through the pores in the electrode, and the methanol is decomposed by the catalyst. Electrons and hydrogen ions are generated by the reaction of reaction formula [1]. The hydrogen ions reach the cathode through the electrolyte in the anode and the solid electrolyte membrane between the electrodes, react with oxygen supplied to the cathode and electrons flowing from the external circuit, and water is formed as in the above reaction formula [2]. Arise. On the other hand, electrons emitted from methanol are led to the external circuit through the catalyst carrier in the anode, and flow into the cathode from the external circuit. As a result, in the external circuit, electrons flow from the anode to the cathode and electric power is taken out.

このメタノールを燃料とするダイレクトメタノール型燃料電池は、携帯用小型燃料電池として適用できる可能性が高く、近年、携帯用コンピューターや携帯電話等の次世代二次電池として開発が活発化してきている。   This direct methanol fuel cell using methanol as a fuel has a high possibility of being applicable as a portable small fuel cell, and in recent years, development has been activated as a next-generation secondary battery such as a portable computer or a mobile phone.

しかしながら、ダイレクトメタノール型燃料電池の燃料は、メタノールをスポンジなどの吸収体に含浸収させるなど液体のまま利用していたので、保管・運搬時などに液漏れの虞があり、危険性が高く取り扱い上の問題が多い。このような燃料を安全に貯蔵する方法として、燃料を分子化合物とする方法(特許文献1参照)や、ポリマーに吸収させてゲル化させる方法(特許文献2参照)、多価アルコールの脂肪酸エステルと配合させる方法(特許文献3参照)が報告されている。また、これらの燃料電池用燃料を安定な組成物としたものから、燃料電池用燃料を放出させる方法について本出願人らは先に提案した(特許文献4参照)。
国際公開第2004/000857号パンフレット 特開2004−127659号公報 特開平8−231970号公報 特開2005−203335号公報
However, the direct methanol fuel cell fuel was used in liquid form, such as by impregnating and absorbing methanol in an absorbent material such as sponge, so there is a risk of liquid leakage during storage and transportation, which is highly dangerous. There are many problems above. As a method for safely storing such a fuel, a method in which the fuel is a molecular compound (see Patent Document 1), a method in which the fuel is absorbed into a polymer (see Patent Document 2), a fatty acid ester of a polyhydric alcohol, A method of blending (see Patent Document 3) has been reported. Further, the present applicants have previously proposed a method for releasing fuel cell fuel from those fuel cell fuels that are stable compositions (see Patent Document 4).
International Publication No. 2004/000857 Pamphlet JP 2004-127659 A Japanese Patent Laid-Open No. 8-231970 JP 2005-203335 A

しかしながら、従来報告されている燃料放出機構では、燃料電池用燃料組成物が入っている容器内に通水する水が液体として存在しており、その水が漏れたりするおそれがある。そこで、特許文献4に記載されているように燃料組成物だけをカートリッジとして必要量の水を供給する方法を採用することが考えられるが、その具体的な構造においていまだ改善の余地のあるものであった。   However, in the conventionally reported fuel release mechanism, water that passes through the container containing the fuel composition for the fuel cell exists as a liquid, and the water may leak. Therefore, it is conceivable to adopt a method of supplying a necessary amount of water using only the fuel composition as a cartridge as described in Patent Document 4, but there is still room for improvement in the specific structure. there were.

特に燃料組成物を用いる場合には燃料を液状にして放出するために水が不可欠であるが、両者を一緒にカートリッジ化した場合には、カートリッジが大型化してしまうという問題点があった。   In particular, when a fuel composition is used, water is indispensable for releasing the fuel in a liquid state. However, when both are made into a cartridge together, there is a problem that the cartridge becomes large.

さらに、燃料電池システムを汎用的なものとするためには、燃料カートリッジがコンパクトでかつ燃料を放出したらカートリジッジを交換することができ、水道水を使用できるのが望ましい。   Furthermore, in order to make the fuel cell system versatile, it is desirable that the fuel cartridge is compact and that the cartridge can be replaced when the fuel is released, and that tap water can be used.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料組成物をカートリッジとすることで、燃料電池用燃料を安全に持ち運べ、かつ簡単に燃料電池セルへ燃料を供給することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。さらに本発明は、燃料カートリッジがコンパクトかつ交換可能であるとともに、水道水を使用することの可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and by using the fuel composition as a cartridge, the fuel for the fuel cell can be safely carried and can be easily supplied to the fuel cell. The purpose is to provide a system. It is another object of the present invention to provide a fuel cell system in which the fuel cartridge is compact and replaceable and can use tap water.

本発明の燃料電池システムは、燃料放出機構とこの燃料放出機構に近接して配置された燃料電池セルとからなる燃料電池システムであって、前記燃料放出機構が、液体燃料成分を固体化した燃料組成物を収用した燃料カートリッジと、この燃料カートリッジに近接して設けられた水容器と、これら水容器と燃料カートリッジとを接続する給水機構とを備え、前記燃料電池セルと燃料カートリッジと水容器とが一体的に組み立てられているとともに、前記燃料カートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする(請求項1)。   The fuel cell system of the present invention is a fuel cell system comprising a fuel release mechanism and a fuel cell arranged close to the fuel release mechanism, wherein the fuel release mechanism is a fuel in which a liquid fuel component is solidified. A fuel cartridge that expropriates the composition; a water container provided in proximity to the fuel cartridge; and a water supply mechanism that connects the water container and the fuel cartridge, the fuel cell, the fuel cartridge, and the water container Are integrally assembled, and the fuel cartridge is detachably provided (Claim 1).

上記発明(請求項1)によれば、液体燃料成分は固体化されているので持ち運びや保管することができ、さらに、水容器と、燃料カートリッジとを給水機構により接続し、水容器から燃料カートリッジに水を供給することにより液体燃料成分を放出し燃料電池セルに燃料が供給され、発電することができる。しかも水容器と燃料カートリッジとが別々に設けられているので、燃料カートリッジをコンパクトにすることができ、しかも燃料カートリッジだけを交換することができる。   According to the above invention (invention 1), since the liquid fuel component is solidified, it can be carried and stored, and further, the water container and the fuel cartridge are connected by the water supply mechanism, and the fuel cartridge is connected from the water container. By supplying water to the liquid fuel component, the liquid fuel component is released, and the fuel is supplied to the fuel battery cell to generate power. Moreover, since the water container and the fuel cartridge are separately provided, the fuel cartridge can be made compact, and only the fuel cartridge can be replaced.

上記発明(請求項1)においては、前記燃料カートリッジは、上側に注水口が形成されているとともに、底面部に燃料供給口が形成されており、該燃料供給口に近接して前記燃料電池セルが配置されていることが好ましい(請求項2)。このような構成を採用することにより、燃料電池セルに容易に燃料を供給することができる。   In the above invention (invention 1), the fuel cartridge has a water injection port formed on the upper side and a fuel supply port formed on the bottom surface portion, and the fuel cell unit is close to the fuel supply port. Is preferably arranged (claim 2). By adopting such a configuration, the fuel can be easily supplied to the fuel battery cell.

上記発明(請求項1,2)においては、前記水タンクには、給水口が形成されており、該給水口に近接してイオン交換体が設けられていることが好ましく(請求項3)、上記発明(請求項2,3)においては、前記燃料カートリッジは、イオン交換体と、弾性吸水部材と、燃料組成物とが注水口側から順に積層された構造を有することが好ましい(請求項4)。これにより、水道水がイオン交換体を透過することで、イオン性の不純物が除去されて燃料カートリッジに純度の高い水を供給することができ、燃料電池セルにおける電気の生成において発電効率を向上させることができる。   In the above inventions (Inventions 1 and 2), it is preferable that a water supply port is formed in the water tank, and an ion exchanger is provided close to the water supply port (Invention 3), In the above inventions (inventions 2 and 3), the fuel cartridge preferably has a structure in which an ion exchanger, an elastic water absorbing member, and a fuel composition are sequentially laminated from the water inlet side (invention 4). ). Thereby, tap water permeates the ion exchanger, so that ionic impurities are removed and high-purity water can be supplied to the fuel cartridge, and power generation efficiency is improved in the generation of electricity in the fuel cell. be able to.

上記発明(請求項1〜4)においては、前記給水機構は、ポンプ装置と、該ポンプ装置と前記水容器とを接続する第1の接続管路と、前記ポンプ装置と前記燃料カートリッジとを接続する第2の接続管路とを備えることが好ましく(請求項5)、前記給水機構は、排水機能をさらに備えることが好ましい(請求項6)。このような構成を採用することにより、前記燃料カートリッジに水を確実に供給することができ、しかも使用停止時には燃料を還流することができる。   In the above inventions (inventions 1 to 4), the water supply mechanism connects the pump device, the first connection pipe connecting the pump device and the water container, and the pump device and the fuel cartridge. (Claim 5), and the water supply mechanism preferably further includes a drainage function (Claim 6). By adopting such a configuration, water can be reliably supplied to the fuel cartridge, and fuel can be recirculated when use is stopped.

上述したような構成を有する本発明の燃料電池システムによれば、保管時には前記燃料カートリッジ中には液体成分を不存在とすることができる(請求項7)。   According to the fuel cell system of the present invention having the above-described configuration, the liquid component can be absent in the fuel cartridge during storage (claim 7).

そして、この液体燃料成分としてアルコール類、エーテル類、炭化水素類、及びアセタール類よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる(請求項8)。本発明の燃料電池システムは、前記燃料組成物が、液体燃料成分と相手方化合物との分子化合物を含むことを特徴とする(請求項9)。前記燃料組成物の分子化合物が、該燃料電池用燃料とホスト化合物とから形成される包接化合物である(請求項10)。また、前記燃料組成物として、多価アルコールの脂肪酸エステルと燃料電池用燃料とを含むものを用いることもできる(請求項11)。   As the liquid fuel component, one or more selected from the group consisting of alcohols, ethers, hydrocarbons, and acetals can be used (claim 8). The fuel cell system of the present invention is characterized in that the fuel composition includes a molecular compound of a liquid fuel component and a counterpart compound (claim 9). The molecular compound of the fuel composition is an inclusion compound formed from the fuel for a fuel cell and a host compound (claim 10). Moreover, what contains the fatty acid ester of a polyhydric alcohol and the fuel for fuel cells as said fuel composition can also be used (Claim 11).

本発明の燃料電池システムは、液体燃料成分を固体化した燃料組成物をケースに入れて燃料カートリッジとしているので、液体燃料成分を固体化して保管することができ、さらに、水容器と燃料カートリッジとが別々に設けられているので、燃料カートリッジをコンパクト化することができ、しかも燃料カートリッジだけを交換することが可能となっている。   In the fuel cell system of the present invention, since the fuel composition obtained by solidifying the liquid fuel component is put into the case as a fuel cartridge, the liquid fuel component can be solidified and stored. Further, the water container, the fuel cartridge, Are separately provided, the fuel cartridge can be made compact, and only the fuel cartridge can be replaced.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す斜視図であり、図2及び図3は、同分解斜視図であり、図4は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける水容器を示す分解斜視図であり、図5は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける燃料カートリッジを示す分解斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are exploded perspective views thereof, and FIG. 4 is a fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a water container in the system, and FIG. 5 is an exploded perspective view showing a fuel cartridge in the fuel cell system according to one embodiment of the present invention.

図1〜図3において、燃料電池システム1は、燃料放出機構2と燃料電池セル3とからなり、上記燃料放出機構2は、燃料カートリッジ4と、水容器5と、これらの燃料カートリッジ4及び水容器5を接続する給水機構6とを備える。そして、枠本体7には、その前面に燃料電池セル3が固定されているとともに、燃料カートリッジ4及び水容器5が着脱自在に設けられている。一方、枠本体7の背面側には、給水機構6が取り付けられている。   1 to 3, the fuel cell system 1 includes a fuel release mechanism 2 and a fuel cell 3, and the fuel release mechanism 2 includes a fuel cartridge 4, a water container 5, the fuel cartridge 4 and water. A water supply mechanism 6 for connecting the container 5 is provided. The fuel cell 3 is fixed to the front surface of the frame body 7, and the fuel cartridge 4 and the water container 5 are detachably provided. On the other hand, a water supply mechanism 6 is attached to the back side of the frame body 7.

図3に示すように、給水機構6は、水容器5に接続した第1の接続管路8,8Aと、ポンプ装置9と、燃料カートリッジ4に接続した第2の接続管路10とからなり、第1の接続管路8A及び第2の接続管路10は、それぞれポンプ装置9に接続されている。また、11は排水用接続管路であり、この排水用接続管路11は、三方弁12により第1の接続管路8と切替可能となっており、排水機能を発揮し得る構成となっている。なお、12Aは三方弁の切替レバーであり、13は排気管路であり、14は給水機構6のカバーであり、15は燃料カートリッジ4のカバーである。   As shown in FIG. 3, the water supply mechanism 6 includes first connection pipes 8 and 8 A connected to the water container 5, a pump device 9, and a second connection pipe 10 connected to the fuel cartridge 4. The first connection pipe line 8A and the second connection pipe line 10 are connected to the pump device 9, respectively. Reference numeral 11 denotes a drainage connection pipe, and the drainage connection pipe 11 can be switched to the first connection pipe 8 by a three-way valve 12 so that the drainage function can be exhibited. Yes. In addition, 12A is a three-way valve switching lever, 13 is an exhaust pipe line, 14 is a cover of the water supply mechanism 6, and 15 is a cover of the fuel cartridge 4.

上述したような燃料電池システム1において、水容器5は、図4に示すように、容器本体21と、この容器本体21の側面に設けられた第1の接続管路8に接続する給水コネクタ22と、排水用接続管路11に接続する排水コネクタ23と、排気管路13に接続する排気コネクタ24と、カバー部材25とを有する。そして、このカバー部材25には注水口のとしての蓋26が形成されていて、キャップ27を開閉することにより水の補給が可能となっている。また、カバー部材25と容器本体21との間にはパッキン28が設けられていて、さらにその下側にイオン交換体としてのイオン交換繊維29と、当該イオン交換繊維29を載置する台座30とが設けられている。   In the fuel cell system 1 as described above, as shown in FIG. 4, the water container 5 includes a container main body 21 and a water supply connector 22 connected to the first connection pipe 8 provided on the side surface of the container main body 21. A drainage connector 23 connected to the drainage connection pipe line 11, an exhaust connector 24 connected to the exhaust pipe line 13, and a cover member 25. The cover member 25 is provided with a lid 26 as a water inlet, and water can be supplied by opening and closing the cap 27. Further, a packing 28 is provided between the cover member 25 and the container main body 21, and further, an ion exchange fiber 29 as an ion exchanger and a pedestal 30 on which the ion exchange fiber 29 is placed Is provided.

さらに、燃料カートリッジ4は、図5に示すように、ケーシング本体31と、このケーシング本体31内に収容された、網体32と、イオン交換体であるイオン交換繊維33と、弾性吸水体であるスポンジ34と、燃料組成物であるメタノール包接化合物を収容した水透過性の燃料収容ケース35と、網体36とを有する。このイオン交換繊維33の上側には、第2の接続管路10に連通した注水口(図示せず)が形成されている。そして、網体36の下側には、燃料供給口としての開口部37Aが形成された押さえ部材37が取り付けられていて、開口部37Aから燃料電池セル3に連通している。なお、38,38・・・は、圧縮コイルバネであり、この圧縮コイルバネ38により押さえ部材37は、常時下方に付勢されている。燃料カートリッジ4は、このような構成を有することにより、挿脱可能となっている。すなわち、圧縮コイルバネ38を収縮させて高さを縮小させることにより、枠本体7とカバー15とにより形成されるスペースに挿入することができるとともに、挿入後は圧縮コイルバネ38が弾性力により伸張して該スペース内に燃料カートリッジ4が保持される。さらに、所定の負荷以上で燃料カートリッジ4を引っ張ることで、圧縮コイルバネ38が収縮して抜き取ることができる。   Further, as shown in FIG. 5, the fuel cartridge 4 is a casing body 31, a net body 32, ion-exchange fibers 33 that are ion exchangers, and an elastic water-absorbing body housed in the casing body 31. It has a sponge 34, a water-permeable fuel storage case 35 that stores a methanol clathrate compound that is a fuel composition, and a net 36. On the upper side of the ion exchange fiber 33, a water inlet (not shown) communicating with the second connection pipe line 10 is formed. A pressing member 37 having an opening 37 </ b> A as a fuel supply port is attached to the lower side of the net body 36, and communicates with the fuel cell 3 from the opening 37 </ b> A. Reference numerals 38, 38... Are compression coil springs, and the pressing member 37 is always urged downward by the compression coil springs 38. The fuel cartridge 4 can be inserted and removed by having such a configuration. That is, by compressing the compression coil spring 38 and reducing the height, the compression coil spring 38 can be inserted into the space formed by the frame body 7 and the cover 15, and after the insertion, the compression coil spring 38 is stretched by elastic force. The fuel cartridge 4 is held in the space. Further, by pulling the fuel cartridge 4 at a predetermined load or more, the compression coil spring 38 can be contracted and extracted.

一方、燃料電池セル3は、金属プレート41Aに固定された燃料極側のメッシュ部材からなる集電板41と、空気極側のメッシュ部材からなる集電板(図示せず)と、これらの間に設けられたMEA(メンブレン・エレクトロード・アセンブリ)42とからなる。このMEA42は、燃料極と電解質膜と空気極とを一体的に積層した薄板状部材であり、燃料極と空気極とのそれぞれを集電板に接触させて電子を取り出す。このため、燃料極側の金属プレート41A及び空気極の集電板のそれぞれには、電気機器等への配線接続用の導電プレート43,44が接続されている。   On the other hand, the fuel cell 3 includes a current collector plate 41 made of a mesh member on the fuel electrode side fixed to the metal plate 41A, a current collector plate (not shown) made of a mesh member on the air electrode side, and a space between them. MEA (membrane electrode assembly) 42 provided in The MEA 42 is a thin plate member in which a fuel electrode, an electrolyte membrane, and an air electrode are integrally laminated, and each of the fuel electrode and the air electrode is brought into contact with a current collector plate to take out electrons. For this reason, conductive plates 43 and 44 for connecting wires to an electric device or the like are connected to the metal plate 41A on the fuel electrode side and the current collector plate of the air electrode, respectively.

前記構成につきその作用について説明する。まず、水容器5のキャップ27を取り外して、蓋26から水道水を補給して容器本体21内に水を貯留する。このとき水道水は、イオン交換繊維29を通過することでイオン性の不純物が除去されて純度の高い水となる。   The effect | action is demonstrated about the said structure. First, the cap 27 of the water container 5 is removed, tap water is supplied from the lid 26, and water is stored in the container body 21. At this time, the tap water passes through the ion-exchange fiber 29 to remove ionic impurities and become high-purity water.

そして、三方弁12を第1の接続管路8側とした状態でポンプ装置9を起動すると、水容器5の側面下部に取り付けられた給水コネクタ22から水が吸引され、図3中に実線の矢印で示すように、第1の接続管路8、三方弁12及び第1の接続管路8Aからポンプ装置9を経て、第2の接続管路10から燃料電池カートリッジ4の注水口(図示せず)に供給される。そして、この水は、燃料電池カートリッジ4においてイオン交換繊維33を通過してさらに純度の高い水となり、スポンジ34から燃料収容ケース35に到達し、燃料収容ケース35内のメタノール包接化合物と接触することでメタノールが放出され、メタノール水溶液よりなる燃料電池用燃料が生成される。この燃料電池用燃料溶液であるメタノール水溶液は、押さえ部材37の開口部37Aから集電板41の網体を通過して、燃料電池セル3のMEA42にスムーズに供給され、MEA42の燃料極の触媒成分により水素イオン(H)と二酸化炭素(CO)と電子(e)とに転換され、電子(e)は電気的接続により、水素イオン(H)はMEA42を通過することにより、それぞれMEA42の空気極に導入される。一方、空気極では、空気又は酸素(O)が供給され、この酸素(O)が燃料極で発生した水素イオン(H)及び電子(e)と反応して水が生じる。このような反応において、導電プレート43,44を電気機器の配線に接続することにより、燃料極側集電板41及び空気極側集電板(図示せず)を介して回路が形成され電力が取り出される。 And if the pump apparatus 9 is started in the state which made the three-way valve 12 the 1st connection pipe line 8 side, water will be attracted | sucked from the water supply connector 22 attached to the side part lower part of the water container 5, and it is shown as the continuous line in FIG. As shown by the arrows, the water inlet of the fuel cell cartridge 4 (not shown) from the first connection pipe 8, the three-way valve 12, and the first connection pipe 8A through the pump device 9 and from the second connection pipe 10 is shown. )). Then, this water passes through the ion exchange fiber 33 in the fuel cell cartridge 4 to become higher-purity water, reaches the fuel storage case 35 from the sponge 34, and comes into contact with the methanol clathrate compound in the fuel storage case 35. As a result, methanol is released, and a fuel cell fuel composed of an aqueous methanol solution is produced. The methanol aqueous solution that is the fuel solution for the fuel cell passes through the mesh body of the current collector plate 41 from the opening 37A of the holding member 37, and is smoothly supplied to the MEA 42 of the fuel cell 3, and the fuel electrode catalyst of the MEA 42 Depending on the component, it is converted into hydrogen ions (H + ), carbon dioxide (CO 2 ), and electrons (e ). The electrons (e ) are electrically connected, and the hydrogen ions (H + ) pass through the MEA 42. , Respectively, are introduced into the air electrode of the MEA 42. On the other hand, air or oxygen (O 2 ) is supplied at the air electrode, and this oxygen (O 2 ) reacts with hydrogen ions (H + ) and electrons (e ) generated at the fuel electrode to produce water. In such a reaction, by connecting the conductive plates 43 and 44 to the wiring of the electric device, a circuit is formed via the fuel electrode side current collecting plate 41 and the air electrode side current collecting plate (not shown), and the electric power is generated. It is taken out.

そして、電力の供給を停止する場合には、レバー12Aを切り替えて、三方弁12を排水用接続管路11側に切り替えてポンプ装置9を逆転状態で運転することにより、図3中に破線の矢印で示すように、第2の接続管路10からメタノール水溶液を吸引して、ポンプ装置9、第1の接続管路8A、三方弁12及び排水用接続管路11を経て排水コネクタ23から容器本体21に還流する。このとき、スポンジ34が燃料カートリッジ4内の余剰のメタノール水溶液を吸収するので、メタノール水溶液が漏れることがないようになっている。   And when stopping supply of electric power, the lever 12A is switched, the three-way valve 12 is switched to the drainage connecting pipe line 11 side, and the pump device 9 is operated in the reverse rotation state. As indicated by an arrow, a methanol aqueous solution is sucked from the second connection pipe 10, and the container is discharged from the drainage connector 23 through the pump device 9, the first connection pipe 8 </ b> A, the three-way valve 12 and the drainage connection pipe 11. Return to the main body 21. At this time, the sponge 34 absorbs the excess methanol aqueous solution in the fuel cartridge 4, so that the methanol aqueous solution does not leak.

このように、本実施形態においては、燃料となるメタノールを貯蔵してある燃料カートリッジ4は水を含んでいないので、安全に保管及び運搬が可能であり、使用時には水容器5に水を充填した状態で燃料カートリッジ4を押し込んで、ポンプ装置9を起動するだけで、燃料電池セル3へ燃料としてのメタノール水溶液を供給することができる。しかも、本実施形態のように、給水機構6に燃料カートリッジ4内のメタノール水溶液の排水機能を持たせることで、メタノール水溶液の漏洩のおそれもなく、しかも希薄なメタノール水溶液の状態であるので、保管上の安全性の問題も解消できるという効果も有する。さらに、燃料カートリッジ4と水容器5とを別々に保管できるので、燃料カートリッジ4をコンパクトにすることができる。しかも、燃料カートリッジ4だけを交換することが可能であり、水容器5には水道水を補給するだけで長期間使用するともできる。   Thus, in this embodiment, since the fuel cartridge 4 storing methanol as a fuel does not contain water, it can be safely stored and transported, and the water container 5 is filled with water during use. The methanol aqueous solution as the fuel can be supplied to the fuel cell 3 simply by pushing the fuel cartridge 4 in the state and starting the pump device 9. In addition, since the water supply mechanism 6 has a function of draining the methanol aqueous solution in the fuel cartridge 4 as in the present embodiment, there is no risk of leakage of the methanol aqueous solution, and the state is a dilute methanol aqueous solution. There is also an effect that the above safety problem can be solved. Furthermore, since the fuel cartridge 4 and the water container 5 can be stored separately, the fuel cartridge 4 can be made compact. Moreover, it is possible to replace only the fuel cartridge 4, and the water container 5 can be used for a long period of time simply by replenishing tap water.

なお、本実形態においては、燃料カートリッジ4及び水容器5の両方にイオン交換繊維29,33が設けられているが、必ずしも両方に設ける必要はなく、いずれか一方であってもよい。   In the present embodiment, the ion exchange fibers 29 and 33 are provided in both the fuel cartridge 4 and the water container 5, but it is not always necessary to provide both, and either one may be provided.

上述したような本実施形態において、燃料組成物としてメタノール包接化合物を用いた場合を例に説明したが、燃料組成物としては以下のものも用いることができる。すなわち、燃料電池用燃料(又は液体燃料成分)としては、メタノール等のアルコール類、エーテル類、炭化水素類、又はアセタール類等が挙げられるが、固体高分子型燃料電池の燃料に使用できるものであればよく、これらに限定されるものではない。具体的には、水素;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール類;ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル,ジエチルエーテル等のエーテル類;プロパン、ブタン等の炭化水素類;ジメトキシメタン、トリメトシキメタン等のアセタール類等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、またこれらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   In the present embodiment as described above, the case where a methanol clathrate compound is used as the fuel composition has been described as an example, but the following can also be used as the fuel composition. That is, examples of the fuel for fuel cells (or liquid fuel components) include alcohols such as methanol, ethers, hydrocarbons, or acetals, which can be used as fuel for solid polymer fuel cells. However, the present invention is not limited to these. Specifically, hydrogen; alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and ethylene glycol; ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether, and diethyl ether; hydrocarbons such as propane and butane; dimethoxymethane, trime Examples include acetals such as toschimethane, but are not limited thereto, and these may be used alone or in combination of two or more.

また、燃料電池は、好ましくは固体高分子型燃料電池であり、その中でも前記実施態様のようにダイレクトメタノール型燃料電池が好適であるが、これに限定されるものではない。   The fuel cell is preferably a polymer electrolyte fuel cell. Among them, a direct methanol fuel cell is suitable as in the above embodiment, but is not limited thereto.

この燃料電池用燃料は、燃料電池用燃料の分子化合物やポリマーとして固体化又はゲル化された燃料電池用燃料組成物を用いることができる。   As the fuel for the fuel cell, a fuel composition for a fuel cell solidified or gelled as a molecular compound or polymer of the fuel for the fuel cell can be used.

前記分子化合物とは、単独で安定に存在することのできる化合物のうちの2種類以上の化合物が、水素結合やファンデルワールス力等に代表される、共有結合以外の比較的弱い相互作用によって結合した化合物であり、水化物、溶媒化物、付加化合物、包接化合物等が含まれる。このような分子化合物は、分子化合物を形成する化合物と燃料電池用燃料との接触反応により形成することができ、燃料電池用燃料を固体状の化合物に変化させて、比較的軽量で安定に燃料電池用燃料を貯蔵することができる。   The molecular compound is a compound in which two or more of the compounds that can exist stably alone are bonded by a relatively weak interaction other than a covalent bond, such as a hydrogen bond or van der Waals force. And includes hydrates, solvates, addition compounds, inclusion compounds, and the like. Such a molecular compound can be formed by a contact reaction between the compound forming the molecular compound and the fuel for the fuel cell, and the fuel for the fuel cell is changed to a solid compound, so that the fuel is relatively light and stable. Battery fuel can be stored.

分子化合物としては、ホスト化合物と燃料電池用燃料との接触反応により燃料電池用燃料を包接した包接化合物が挙げられる。   Examples of the molecular compound include an inclusion compound in which a fuel for a fuel cell is included by a contact reaction between a host compound and a fuel for a fuel cell.

分子化合物のうち、燃料電池用燃料を包接した包接化合物を形成するホスト化合物としては、有機化合物、無機化合物及び有機・無機複合化合物よりなるものが知られており、また、有機化合物において単分子系、多分子系、高分子系ホスト等が知られている。   Among molecular compounds, host compounds that form an inclusion compound that includes a fuel for a fuel cell are known, and organic compounds, inorganic compounds, and organic / inorganic composite compounds are known. Molecular systems, multimolecular systems, polymer hosts, and the like are known.

単分子系ホストとしては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類等が挙げられる。   Examples of the monomolecular host include cyclodextrins, crown ethers, cryptands, cyclophanes, azacyclophanes, calixarenes, cyclotriveratrylenes, spherands, and cyclic oligopeptides.

多分子系ホストとしては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、コール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−o−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、アセチレンアルコール類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類等が挙げられる。   Multimolecular hosts include ureas, thioureas, deoxycholic acids, cholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-thymotides, bianthryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols Diols, hydroxybenzophenones, acetylene alcohols, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, bixanthenes , Carboxylic acids, imidazoles, hydroquinones and the like.

高分子系ホストとしては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、1,1,2,2−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α,α,α’,α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類等が挙げられる。
また、その他に有機りん化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。
Polymeric hosts include celluloses, starches, chitins, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm polymers with 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as the core, α, α, α And polyethylene glycol arm type polymers having ', α'-tetrakisphenylxylene as a core.
In addition, organophosphorus compounds, organosilicon compounds, and the like are also included.

無機系ホスト化合物としては、酸化チタン、グラファイト、アルミナ、遷移金属ジカルゴゲナイト、フッ化ランタン、粘土鉱物(モンモリロナイトなど)、銀塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ゼオライト、シリカ、多孔質ガラス等が挙げられる。   Examples of inorganic host compounds include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal dicargogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, and porous glass. It is done.

さらに、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物等が挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体等を用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。   Furthermore, some organometallic compounds exhibit properties as host compounds. For example, organoaluminum compounds, organotitanium compounds, organoboron compounds, organozinc compounds, organoindium compounds, organogallium compounds, organotellurium compounds, organotins. Examples thereof include compounds, organic zirconium compounds, and organic magnesium compounds. Further, it is possible to use a metal salt of an organic carboxylic acid, an organic metal complex, or the like, but it is not particularly limited as long as it is an organic metal compound.

これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホストがより有効である。
多分子系ホスト化合物としては、例えば、尿素、1,1,6,6−テトラフェニルヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオール、1,1−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−2−プロピン−1−オール、1,1,4,4−テトラフェニル−2−ブチン−1,4−ジオール、1,1,6,6−テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)−2,4−ヘキサジイン−1,6−ジオール、9,10−ジフェニル−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、9,10−ビス(4−メチルフェニル)−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、1,1,2,2−テトラフェニルエタン−1,2−ジオール、4−メトキシフェノール、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4’−スルホニルビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−エチリデンビスフェノール、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α,α’,α’−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−p−キシレン、3,6,3’,6’−テトラメトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、3,6,3’,6’−テトラアセトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α,α,α’,α’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−2,2’−ジメタノール、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、フマル酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、コール酸、デオキシコール酸、1,1,2,2−テトラキス(4−カルボキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−カルボキシフェニル)エタン、アセチレンジカルボン酸、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、1,2,4,5−テトラフェニルイミダゾール、2
−フェニルフェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(o−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(p−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、ヒドロキノン、2−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ビス(2,4−ジメチルフェニル)ヒドロキノン等が挙げられるが、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなフェノール系ホスト化合物が工業的に使用しやすい点で有利である。
Of these host compounds, multimolecular hosts whose inclusion ability is less affected by the molecular size of the guest compound are more effective.
Examples of the multimolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, 1,1-bis (2,4-dimethylphenyl)- 2-propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl) -2,4 Hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydroanthracene-9,10 -Diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ' 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4′-sulfonylbisphenol, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4, 4′-ethylidenebisphenol, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxy) Phenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) ethane, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-H Droxyphenyl) -p-xylene, 3,6,3 ′, 6′-tetramethoxy-9,9′-bi-9H-xanthene, 3,6,3 ′, 6′-tetraacetoxy-9,9 ′ -Bi-9H-xanthene, gallic acid, methyl gallate, catechin, bis-β-naphthol, α, α, α ′, α′-tetraphenyl-1,1′-biphenyl-2,2′-dimethanol, Diphenic acid bis (dicyclohexylamide), fumarate bis (dicyclohexylamide), cholic acid, deoxycholic acid, 1,1,2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis ( 3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2,4,5-triphenylimidazole, 1,2,4,5-tetraphenylimidazole, 2
-Phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (p-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4-dimethylphenyl) ) Hydroquinone and the like, and phenolic host compounds such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane are advantageous in terms of easy industrial use.

これらのホスト化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらのホスト化合物は、燃料電池用燃料と固体状の包接化合物を形成するものであれば、どのような形状の化合物でもかまわない。   These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. These host compounds may be compounds of any shape as long as they form a solid clathrate compound with the fuel for the fuel cell.

さらに、上述の有機ホスト化合物は、無機系多孔質物質に担持させた有機・無機複合素材として使用することもできる。この場合、有機ホスト化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類等の層間化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機・無機複合素材の製造方法としては、前述の有機ホスト化合物を溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を無機多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥等することにより製造することができる。無機多孔質物質に対する有機ホスト化合物の担持量は特に限定されないが、通常の場合、無機多孔質物質に対して10〜80質量%程度である。   Furthermore, the organic host compound described above can also be used as an organic / inorganic composite material supported on an inorganic porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include silica, zeolites, activated carbons, intercalation compounds such as clay minerals and montmorillonites, but are not limited thereto. Absent. As a method for producing such an organic / inorganic composite material, the above-mentioned organic host compound is dissolved in a solvent capable of dissolving, the solution is impregnated in an inorganic porous material, and the solvent is dried, dried under reduced pressure, or the like. Can be manufactured. The amount of the organic host compound supported on the inorganic porous material is not particularly limited, but is usually about 10 to 80% by mass with respect to the inorganic porous material.

前述の1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等のホスト化合物を用いて燃料電池用燃料の包接化合物を合成する方法としては、燃料電池用燃料とホスト化合物とを直接接触させ、混合することで容易に合成することができ、また加熱等を行って燃料電池用燃料にホスト化合物を溶解させ、再結晶する方法でも得ることができる。また、燃料電池用燃料が気体や液体の場合であれば、燃料を加圧状態でホスト化合物と接触させることでも得ることができる。   As a method of synthesizing a fuel cell fuel clathrate compound using a host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane described above, the fuel cell fuel and the host compound are directly contacted and mixed. Thus, it can be easily synthesized, and it can also be obtained by heating and the like to dissolve the host compound in the fuel for the fuel cell and recrystallizing it. Further, when the fuel for the fuel cell is a gas or liquid, it can be obtained by bringing the fuel into contact with the host compound in a pressurized state.

燃料電池用燃料とホスト化合物とを接触させる温度は、特に制限はないが、常温〜100℃程度が好ましい。また、燃料電池用燃料とホスト化合物とを接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。   The temperature at which the fuel for the fuel cell is brought into contact with the host compound is not particularly limited, but is preferably from room temperature to about 100 ° C. The time for contacting the fuel cell fuel with the host compound is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 24 hours from the viewpoint of work efficiency.

なお、ホスト化合物と接触させる燃料電池用燃料は、高純度の燃料が好ましいが、燃料電池用燃料の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、燃料電池用燃料と他の成分との混合液体であってもよい。   The fuel for the fuel cell to be brought into contact with the host compound is preferably a high-purity fuel. However, when a host compound having the selective inclusion ability of the fuel for the fuel cell is used, the fuel for the fuel cell and other components are used. And a mixed liquid.

このようにして得られる包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、燃料電池用燃料との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物1モルに対して燃料電池用燃料分子0.1〜10モルを包接した包接化合物である。   The clathrate compound thus obtained varies depending on the type of the host compound used, the contact conditions with the fuel for the fuel cell, etc., but usually 0.1 to 10 fuel molecules for the fuel cell per mole of the host compound. It is an clathrate compound that clathrates a mole.

この包接化合物は、常温・常圧環境において、長期に亘り燃料電池用燃料を安定に貯蔵することができる。しかも、この包接化合物は、軽量で取扱い性にも優れ、しかも固体状であるため、ガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵することができ、液漏れの問題も解消される。また、通常液体状の燃料が包接化により固体状になることで劇物や危険物としての性質を回避できるようにもなる。さらには、燃料電池用燃料が有する化学的反応性を低減できるようになり、例えば、金属に対する腐食性等も緩和できるようになる。   This clathrate compound can stably store fuel for fuel cells over a long period of time in a normal temperature / normal pressure environment. Moreover, since this inclusion compound is lightweight and excellent in handleability and is solid, it can be easily stored in a container such as glass, metal, plastic, etc., and the problem of liquid leakage is also eliminated. . In addition, since the liquid fuel is usually solidified by inclusion, the property as a deleterious substance or a dangerous substance can be avoided. Furthermore, the chemical reactivity of the fuel cell fuel can be reduced, and for example, the corrosiveness to metals can be alleviated.

また、これとは別に燃料組成物としては、分子内にカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位を高分子(1)に基づいて20〜100質量%含有し、かつ該カルボキシル基及び/又は該スルホン酸基のプロトンの30〜100モル%がオニウムカチオンで置換されてなる高分子(1)の架橋体(A)と燃料電池用燃料とからなる燃料電池用燃料組成物も使用することができる。燃料電池用燃料(以下単に燃料という)を吸収、ゲル化させるために、分子内にカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位を所定量含有し、かつ該カルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンが、所定量オニウムカチオンで置換されてなる高分子(1)の架橋体(A)を使用する。   In addition to this, the fuel composition contains 20 to 100% by mass of a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group in the molecule based on the polymer (1), and the carboxyl group and / or Alternatively, a fuel composition for a fuel cell comprising a cross-linked product (A) of the polymer (1) in which 30 to 100 mol% of protons of the sulfonic acid group are substituted with an onium cation and a fuel for a fuel cell is also used. Can do. In order to absorb and gel a fuel for a fuel cell (hereinafter simply referred to as fuel), it contains a predetermined amount of a structural unit having a carboxyl group and / or sulfonic acid group in the molecule, and the carboxyl group and / or sulfonic acid group The cross-linked product (A) of the polymer (1) obtained by substituting a certain amount of proton with a predetermined amount of onium cation is used.

架橋体(A)を構成するカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位(a)としては、カルボキシル基を有するモノマー[例えば(メタ)アクリル酸、エタアクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、ケイ皮酸、及びそれらの無水物等];スルホン酸基を有するモノマー[例えば脂肪族ビニルスルホン酸〔ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸等〕、(メタ)アクリレート型スルホン酸〔スルホエチル(メタ)アクリレート、スルホプロピル(メタ)アクリレート等〕及び(メタ)アクリルアミド型スルホン酸〔[アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等]等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を高分子(1)中の構成単位とすることができる。好ましくは炭素数3〜30のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位である。   As the structural unit (a) having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group constituting the crosslinked body (A), a monomer having a carboxyl group [for example, (meth) acrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, sorbic acid, malein Acid, itaconic acid, fumaric acid, cinnamic acid, and their anhydrides]; monomers having a sulfonic acid group [eg, aliphatic vinyl sulfonic acid [vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid, styrene sulfonic acid] Etc.], (meth) acrylate type sulfonic acid [sulfoethyl (meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate etc.] and (meth) acrylamide type sulfonic acid [[acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid etc.] etc. One or more of these are the structural units in the polymer (1) It is possible. Preferably, it is a structural unit having a C 3-30 carboxyl group and / or a sulfonic acid group.

また、カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位を分子内に所定量含有する高分子(1)を得る方法として、上記のモノマー(a)を所定量重合する方法の他に、例えば、前記カルボキシル基、スルホン酸基含有モノマーのエステル化物やアミド化物等のような、容易にカルボキシル基やスルホン酸基に変更できるモノマーを重合し、加水分解等の方法を用いて、所定量のカルボキシル基やスルホン酸基を有する構成単位を分子内に導入したもの、カルボキシメチルセルロースに代表されるカルボキシル基、スルホン酸基含有多糖類高分子、及び該多糖類高分子と他のモノマーとのグラフト共重合体等を例示することができるが、最終的にカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位を所定量含有するポリマーが得られるものであれば、特に限定されない。   Further, as a method for obtaining a polymer (1) containing a predetermined amount of a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group in the molecule, in addition to a method of polymerizing a predetermined amount of the monomer (a), for example, A monomer that can be easily changed to a carboxyl group or a sulfonic acid group, such as an esterified product or an amidated product of the carboxyl group or sulfonic acid group-containing monomer, is polymerized, and a predetermined amount of the carboxyl group is obtained using a method such as hydrolysis. And structural units having sulfonic acid groups introduced into the molecule, carboxyl groups represented by carboxymethyl cellulose, polysaccharide polymers containing sulfonic acid groups, and graft copolymers of the polysaccharide polymers and other monomers In the end, a polymer containing a predetermined amount of a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group is obtained. As long as it is not particularly limited.

カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位の高分子(1)中の含有量は、通常20〜100質量%、好ましくは40〜100質量%、さらに好ましくは60〜100質量%である。含有量が20質量%未満であると、後述するオニウムカチオンでカルボキシル基やスルホン酸基のプロトンを置換しても対象となる液体燃料に対する吸収量が低下したり、少量では液体燃料をゲル化できなかったりする場合がある。   Content in the polymer (1) of the structural unit which has a carboxyl group and / or a sulfonic acid group is 20-100 mass% normally, Preferably it is 40-100 mass%, More preferably, it is 60-100 mass%. If the content is less than 20% by mass, the amount of absorption with respect to the liquid fuel of interest will decrease even if the proton of a carboxyl group or sulfonic acid group is replaced with an onium cation described later, or the liquid fuel can be gelled with a small amount. There may be no.

カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位以外の構成単位を形成する共重合可能なモノマー(b)としては、例えば(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜30)エステル類[(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸オクチルフェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等];(メタ)アクリル酸オキシアルキル(炭素数1〜4)類[(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸モノ(ポリエチレングリコール)エステル(PEG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノ(ポリプロピレングリコール)エステル(PPG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノメトキシポリエチレングリコール(PEG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノメトキシプロピレングリコール(PPG数平均分子量:100〜4000)等];(メタ)アクリルアミド類[(メタ)アクリルアミド、(ジ)メチル(メタ)アクリルアミド、(ジ)エチル(メタ)アクリルアミド、(ジ)プロピル(メタ)アクリルアミド等];アリルエーテル類[メチルアリルエーテル、エチルアリルエーテル、プロピルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールモノアリルエーテル等];炭素数4〜20のα−オレフィン類[イソブチレン、1−ヘキセン、1−オクテン、イソオクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン等];炭素数8〜20の芳香族ビニル化合物類[スチレン、t−ブチルスチレン、オクチルスチレン等];その他のビニル化合物[N−ビニルアセトアミド、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等];アミノ基含有モノマー[ジアルキル(アルキルの炭素数:1〜5)アミノエチル(メタ)アクリレート、メタ(アクリロイル)オキシエチルトリアルキル(アルキル炭素数:1〜5)アンモニウムクロリド、ブロマイド又はサルフェート等]及び前記カルボキシル基、スルホン酸基を有するモノマーのアルカリ金属塩、
1〜3級アミン塩又はアルカノールアミン塩等を挙げることができる。これらのモノマー(b)は、1種又は2種以上を、必要により前記(a)と所定量の範囲内(ポリマー構成単位の80%未満)で共重合すればよい。
Examples of the copolymerizable monomer (b) forming a structural unit other than the structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group include, for example, (meth) alkyl acrylate (C1-30) esters [(meth) Methyl acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, ethyl hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Stearyl acid, phenyl (meth) acrylate, octylphenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc.]; (meth) acrylic acid oxyalkyl (1 to 4 carbon atoms) [hydroxyethyl (meth) acrylate , (Meth) acrylic acid hydroxypropyl, (meth) acrylic acid mono (polyethylene group) Cole) ester (PEG number average molecular weight: 100 to 4000), (meth) acrylic acid mono (polypropylene glycol) ester (PPG number average molecular weight: 100 to 4000), (meth) acrylic acid monomethoxypolyethylene glycol (PEG number average molecular weight) : 100-4000), (meth) acrylic acid monomethoxypropylene glycol (PPG number average molecular weight: 100-4000), etc.]; (meth) acrylamides [(meth) acrylamide, (di) methyl (meth) acrylamide, (di ) Ethyl (meth) acrylamide, (di) propyl (meth) acrylamide, etc.]; allyl ethers [methyl allyl ether, ethyl allyl ether, propyl allyl ether, glycerol monoallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether Ter, pentaerythritol monoallyl ether, etc.]; α-olefins having 4 to 20 carbon atoms [isobutylene, 1-hexene, 1-octene, isooctene, 1-nonene, 1-decene, 1-dodecene, etc.]; ~ 20 aromatic vinyl compounds [styrene, t-butylstyrene, octylstyrene, etc.]; other vinyl compounds [N-vinylacetamide, vinyl caproate, vinyl laurate, vinyl stearate, etc.]; amino group-containing monomers [ Dialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) aminoethyl (meth) acrylate, meth (acryloyl) oxyethyltrialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) ammonium chloride, bromide, sulfate, etc.] and the carboxyl group, sulfonic acid An alkali metal salt of a monomer having a group,
Examples thereof include primary to tertiary amine salts or alkanolamine salts. One or more of these monomers (b) may be copolymerized with the above (a) within a predetermined amount range (less than 80% of the polymer structural unit) as necessary.

前記モノマー(b)としては、モノマーの重合性や生成したポリマーの安定性等の観点から、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、オキシアルキル(メタ)アクリレート類、アリルエーテル類、α−オレフィン類、芳香族ビニル化合物類等を用いるのが好ましい。   As the monomer (b), (meth) acrylic acid alkyl esters, oxyalkyl (meth) acrylates, allyl ethers, α-olefins, from the viewpoint of the polymerizability of the monomer and the stability of the produced polymer, etc. It is preferable to use aromatic vinyl compounds.

液体燃料の吸収やゲル化の対象となる溶媒のSP値(ソリュビリティーパラメーター)に合わせて、溶媒のSP値とモノマー(b)のSP値との差が5以下のモノマー(b)を選択した方が吸収量やゲル化力が上がりやすいため好ましく、対象とする溶媒のSP値と前記モノマー(b)のSP値との差が3以下のものを選択した方がさらに好ましい。   The monomer (b) whose difference between the SP value of the solvent and the SP value of the monomer (b) is 5 or less is selected in accordance with the SP value (solubility parameter) of the solvent to be absorbed or gelled by the liquid fuel. This is preferable because the absorption amount and gelling power are likely to increase, and it is more preferable to select one having a difference between the SP value of the target solvent and the SP value of the monomer (b) of 3 or less.

上記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンをオニウムカチオンで30〜100モル%置換することが望ましい。オニウムカチオンとしては、第4級アンモニウムカチオン(I)、第3級スルホニウムカチオン(II)、第4級ホスホニウムカチオン(III)、第3級オキソニウムカチオン(IV)からなるカチオンの群から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。第4級アンモニウムカチオン(I)としては、下記(I−1)〜(I−11)が挙げられる。   It is desirable to replace the proton of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group by 30 to 100 mol% with an onium cation. The onium cation is selected from the group of cations consisting of a quaternary ammonium cation (I), a tertiary sulfonium cation (II), a quaternary phosphonium cation (III), and a tertiary oxonium cation (IV). Species or two or more can be used. Examples of the quaternary ammonium cation (I) include the following (I-1) to (I-11).

(I−1)アルキル及び/又はアルケニル基を有する炭素数4〜30又はそれ以上の脂肪族系第4級アンモニウム;テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等。   (I-1) C4-C30 or higher aliphatic quaternary ammonium having an alkyl and / or alkenyl group; tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, tetraethylammonium, trimethyl Propyl ammonium, tetrapropyl ammonium, butyl trimethyl ammonium, tetrabutyl ammonium and the like.

(I−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族第4級アンモニウム;トリメチルフェニルアンモニウム、ジメチルエチルフェニルアンモニウム、トリエチルフェニルアンモニウム等。   (I-2) Aromatic quaternary ammonium having 6 to 30 or more carbon atoms; trimethylphenylammonium, dimethylethylphenylammonium, triethylphenylammonium and the like.

(I−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式第4級アンモニウム;N,N−ジメチルピロジニウム、N−エチル−N−メチルピロリジニウム、N,N−ジメチルモルホリニウム、N,N−ジエチルモルホリニウム、N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウム等。   (I-3) C3-C30 or more alicyclic quaternary ammonium; N, N-dimethylpyrrinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, N-dimethylmorpholinium N, N-diethylmorpholinium, N, N-dimethylpiperidinium, N, N-diethylpiperidinium and the like.

(I−4)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム;1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4−トリメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム,4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム等。   (I-4) imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,3,4-trimethyl 2-ethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolinium, 1,2 , 3,4-tetraethylimidazolinium, 1,2,3-triethylimidazolinium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolinium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 4 -Acetyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-formyl-1,2, - trimethyl imidazolinium, 3-hydroxyethyl-1,2,3-trimethyl imidazolinium, 1,2 3-hydroxyethyl dimethyl imidazolinium like.

(I−5)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウム;1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、N,N’−ジメチルベンゾイミダゾリウム、N,N’−ジエチルベンゾイミダゾリウム、N−メチル−N’−エチルベンゾイミダゾリウム等。   (I-5) imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3 , 4-tetramethylimidazolium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3-triethylimidazolium, 1,2,3,4-tetraethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-phenylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-benzylimidazolium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolium, 3-cyanomethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 4-methoxy- , 2,3-trimethylimidazolium, 3-formylmethyl-1,2-dimethylimidazolium, 2-hydroxyethyl-1,3-dimethylimidazolium, N, N'-dimethylbenzimidazolium, N, N'- Diethyl benzimidazolium, N-methyl-N′-ethyl benzimidazolium and the like.

(I−6)炭素数4〜30又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチルテトラヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチル−テトラヒドロピリミジニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等。   (I-6) Tetrahydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetra Methyltetrahydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium, 5-methyl-1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonenium, 3- Cyanomethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2,3-trimethyl-tetrahydropyrimidinium, 3-methoxymethyl -1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-hydroxymethyl-1,3-dimethyltetra Mud pyrimidinium like.

(I−7)炭素数4〜30又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチル−2,4−もしくは−2,6−ジヒドロピリミジニウム[これらを1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる。]、1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−2,4(6)−ジヒドロピミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザシクロ[5,4,0]−7,9(10)−ウンデカンジエニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム等。   (I-7) Dihydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethyl-2,4- or -2,6-dihydropyrimidinium [these are 1,3-dimethyl-2, This is expressed as 4 (6) -dihydropyrimidinium, and the same expression is used hereinafter. 1,2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetramethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3 , 5-tetramethyl-2,4 (6) -dihydropymidinium, 8-methyl-1,8-diazacyclo [5,4,0] -7,9 (10) -undecandienium, 2-cyanomethyl- 1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2 , 3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 4-formyl-1,2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 3-hydroxyethyl-1,2- Dimethyl-2,4 (6) -dihydropi Mijiniumu like.

(I−8)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム骨格を有するグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム等。   (I-8) Guanidium having an imidazolinium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazole Linium, 2-dimethylamino-1-methyl-3,4-diethylimidazolinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2- Diethylamino-1,3-diethylimidazolinium, 1,5,6,7-tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl -2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 2-dimethylamino-3-methylcarboxymethyl-1-methylimidazo 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3- Dimethylimidazolinium etc.

(I−9)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウム骨格を有するグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリエチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド−[1,2a]イミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム等。   (I-9) Guanidium having an imidazolium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4-ethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-triethylimidazolium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolium, 1,5,6,7 -Tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] imidazolium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido- [1,2a] imidazolium, 2-dimethylamino-3 -Cyanomethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-methylcarboxymethyl-1,3-dimethyli Dazolium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethylimidazole Lium etc.

(I−10)炭素数4〜30又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等。   (I-10) Guanidium having a tetrahydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4- Trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1 , 2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino- 3-cyanomethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1 3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-methylcarboxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethyl Amino-3-hydroxyethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, and the like.

(I−11)炭素数4〜30又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリエチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,6,7,8−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボキシメチル−1−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム等。   (I-11) Guanidium having a dihydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2- Diethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-triethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino- 1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1-ethyl-3-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,6,7,8 -Tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,6-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethyl Ruamino-4-cyano-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-acetylmethyl-1-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methylcarboxymethyl-1-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydro Pyrimidinium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, and the like.

第3級スルホニウムカチオン(II)としては、下記(II−1)〜(II−3)が挙げられる。
(II−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系第3級スルホニウム;トリメチルスルホニウム、トリエチルスルホニウム、エチルジメチルスルホニウム、ジエチルメチルスルホニウム等。
Examples of the tertiary sulfonium cation (II) include the following (II-1) to (II-3).
(II-1) Aliphatic tertiary sulfonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethylsulfonium, triethylsulfonium, ethyldimethylsulfonium, diethylmethylsulfonium and the like.

(II−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系第3級スルホニウム;フェニルジメチルスルホニウム、フェニルエチルメチルスルホニウム、フェニルメチルベンジルスルホニウム等。   (II-2) Aromatic tertiary sulfonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethylsulfonium, phenylethylmethylsulfonium, phenylmethylbenzylsulfonium and the like.

(II−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式第3級スルホニウム;メチルチオラニウム、フェニルチオラニウム、メチルチアニウム等。   (II-3) Alicyclic tertiary sulfonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methylthiolanium, phenylthiolanium, methylthianium and the like.

第4級ホスホニウムカチオン(III)としては、下記(III−1)〜(III−3)が挙げられる。
(III−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系第4級ホスホニウム;テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリプロピルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウム、ジメチルジブチルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム、トリメチルプロピルホスホニウム、トリメチルブチルホスホニウム等。
Examples of the quaternary phosphonium cation (III) include the following (III-1) to (III-3).
(III-1) Aliphatic quaternary phosphonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrapropylphosphonium, tetrabutylphosphonium, methyltriethylphosphonium, methyl Tripropylphosphonium, methyltributylphosphonium, dimethyldiethylphosphonium, dimethyldibutylphosphonium, trimethylethylphosphonium, trimethylpropylphosphonium, trimethylbutylphosphonium, etc.

(III−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系第4級ホスホニウム;トリフェニルメチルホスホニウム、ジフェニルジメチルホスホニウム、トリフェニルベンジルホスホニウム等。   (III-2) Aromatic quaternary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; triphenylmethylphosphonium, diphenyldimethylphosphonium, triphenylbenzylphosphonium and the like.

(III−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式第4級ホスホニウム;1,1−ジメチルホスホラニウム、1−メチル−1−エチルホスホラニウム、1,1−ジエチルホスホラニウム、1,1−ジエチルホスホリナニウム、1,1−ペンタエチレンホスホリナニウム等。   (III-3) Alicyclic quaternary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,1-dimethylphosphonium, 1-methyl-1-ethylphosphonium, 1,1-diethylphosphonium 1,1-diethyl phosphorinanium, 1,1-pentaethylene phosphorinanium, and the like.

第3級オキソニウムカチオン(IV)としては、下記(IV−1)〜(IV−3)が挙げられる。
(IV−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系第3級オキソニウム;トリメチルオキソニウム、トリエチルオキソニウム、エチルジメチルオキソニウム、ジエチルメチルオキソニウム等。
Examples of the tertiary oxonium cation (IV) include the following (IV-1) to (IV-3).
(IV-1) Aliphatic tertiary oxonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethyloxonium, triethyloxonium, ethyldimethyloxonium, diethylmethyloxonium and the like.

(IV−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系第3級オキソニウム;フェニルジメチルオキソニウム、フェニルエチルメチルオキソニウム、フェニルメチルベンジルオキソニウム等。   (IV-2) Aromatic tertiary oxonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethyloxonium, phenylethylmethyloxonium, phenylmethylbenzyloxonium and the like.

(IV−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式第3級オキソニウム;メチルオキソラニウム、フェニルオキソラニウム、メチルオキサニウム等。   (IV-3) Alicyclic tertiary oxonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methyl oxolanium, phenyl oxolanium, methyl oxonium and the like.

これらの中で、好ましいオニウムカチオンは(I)であり、さらに好ましいものは(I−1)、(I−4)及び(I−5)であり、特に好ましいものは(I−4)及び(I−5)である。これらのオニウムカチオンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Among these, a preferable onium cation is (I), more preferable are (I-1), (I-4) and (I-5), and particularly preferable are (I-4) and (I I-5). These onium cations may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

オニウムカチオンを高分子に導入する方法は、例えば高分子のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンを前記オニウムカチオンにより置換する方法が挙げられる。オニウムカチオンによりプロトンを置換する方法としては、所定量オニウムカチオンに置換できる方法であれば特に限定されないが、例えば、上記オニウムカチオンの水酸化物塩(例えば、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド等)やモノメチル炭酸化物塩(例えば、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムモノメチル炭酸塩等)をカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を含有する高分子に添加し、必要により脱水や脱炭酸、脱メタノ−ルを行うことに容易に置換可能できる。また、モノマーの段階で同様に置換してもよい。   Examples of the method for introducing the onium cation into the polymer include a method in which the proton of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group of the polymer is substituted with the onium cation. The method for substituting a proton with an onium cation is not particularly limited as long as it is a method capable of substituting a predetermined amount of onium cation. For example, the above onium cation hydroxide salt (for example, tetraethylammonium hydroxide) or monomethyl carbonate is used. Compound salt (for example, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium monomethyl carbonate, etc.) is added to a polymer containing a carboxyl group and / or a sulfonic acid group, and if necessary, dehydration, decarboxylation, demethanolysis -Can be easily replaced by carrying out Moreover, you may substitute similarly in the stage of a monomer.

オニウムカチオンによる置換の段階に関しては、例えば、前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を含有するモノマーをオニウムカチオンで置換した後に重合する方法や、カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する高分子(1)を作成した後に酸のプロトンをオニウムウムカチオンで置換する方法等を挙げることができるが、最終的に高分子(1)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンが置換されるのであれば、いずれの段階で行ってもよい。   Regarding the stage of substitution with an onium cation, for example, a method of polymerizing after the monomer containing a carboxyl group and / or a sulfonic acid group is substituted with an onium cation, or a polymer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group (1 ), After the proton of the acid is replaced with an onium cation, the proton of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group of the polymer (1) is finally replaced. It may be performed at any stage.

カルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンを前記オニウムカチオンにより置換する度合い(置換度)は、30〜100モル%、好ましくは50〜100モル%、さらに好ましくは70〜100モル%である。オニウムカチオンによる置換度が30モル%未満では、高分子(1)のカルボキシル基、スルホン酸基及びオニウムカチオンの解離が低すぎて、膨潤力やゲル化力が低くなる場合がある。   The degree of substitution of the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group with the onium cation (substitution degree) is 30 to 100 mol%, preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%. When the degree of substitution by the onium cation is less than 30 mol%, the dissociation of the carboxyl group, sulfonic acid group and onium cation of the polymer (1) is too low, and the swelling power and gelling power may be lowered.

本発明において、カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位を所定量含有し、かつ該カルボキシル基及び/又はスルホン酸基が所定量オニウムカチオンで置換された前記高分子(1)は、最終的にはいずれかの段階で架橋して架橋体とする。架橋の方法としては、公知の方法でよく、例えば、下記[1]〜[5]の方法を挙げることができる。   In the present invention, the polymer (1) containing a predetermined amount of a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and having the carboxyl group and / or the sulfonic acid group substituted with a predetermined amount of an onium cation, Specifically, it is crosslinked at any stage to obtain a crosslinked product. The crosslinking method may be a known method, and examples thereof include the following methods [1] to [5].

[1]共重合性架橋剤による架橋;
前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー、該モノマーのオニウムカチオン置換体、必要により共重合する他のモノマー(b)と共重合可能な又は分子内に2重結合を2個以上有する共重合性架橋剤[ジビニルベンゼン等の多価ビニル型架橋剤、N,N’−メチレンビスアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド型架橋剤、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル等の多価アリルエーテル型架橋剤、トリメチロールプロパントリアクリレート等の多価(メタ)アクリル酸エステル型架橋剤等]を共重合して架橋する方法。
[1] Cross-linking with a copolymerizable cross-linking agent;
Copolymerizable with the carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer, an onium cation-substituted product of the monomer, and, if necessary, other monomer (b) to be copolymerized or having two or more double bonds in the molecule Crosslinker [polyvalent vinyl type crosslinker such as divinylbenzene, (meth) acrylamide type crosslinker such as N, N′-methylenebisacrylamide, polyvalent allyl ether type crosslinker such as pentaerythritol triallyl ether, trimethylol A method of copolymerizing and crosslinking a polyvalent (meth) acrylic acid ester type crosslinking agent such as propane triacrylate].

[2]反応性架橋剤による架橋;
カルボキシル基及び/又はスルホン酸基又はそのオニウムカチオン置換体、必要により共重合するモノマーの官能基等と反応し得る官能基を分子内に2つ以上有する反応性架橋剤[4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等の多価イソシアネート型架橋剤、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル等の多価エポキシ型架橋剤、グリセリン等の多価アルコール型架橋剤、ヘキサメチレンテトラミンやポリエチレンイミン等の多価アミン、イミン型架橋剤、エピクロルヒドリン等のハロエポキシ型架橋剤、硫酸アルミニウム等の多価金属塩型架橋剤等]を用いて架橋する方法。
[2] Cross-linking with a reactive cross-linking agent;
Reactive crosslinking agent [4,4′-diphenylmethane having in the molecule two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group and / or a sulfonic acid group or an onium cation substitution product thereof, and a functional group of a monomer to be copolymerized if necessary Polyisocyanate type cross-linking agent such as diisocyanate, polyhydric epoxy type cross-linking agent such as polyglycerol polyglycidyl ether, polyhydric alcohol type cross-linking agent such as glycerol, polyvalent amine such as hexamethylenetetramine and polyethyleneimine, imine type cross-linking agent , A haloepoxy type crosslinking agent such as epichlorohydrin, a polyvalent metal salt type crosslinking agent such as aluminum sulfate, etc.].

[3]重合反応性架橋剤による架橋;
前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー、該モノマーのオニウムカチオン置換体、必要により共重合する他のモノマー(b)と共重合可能な又は分子内に2重結合を有し、かつカルボキシル基及び/又はスルホン酸基又はそのオニウムカチオン置換体、必要により共重合するモノマーの官能基等と反応し得る官能基を分子内に有する重合反応性架橋剤[グリシジルメタクリレート等のグリシジル(メタ)アクリレート型架橋剤、アリルグリシジルエーテル等のアリルエポキシ型架橋剤等]を用いて架橋する方法。
[3] Crosslinking with a polymerization reactive crosslinking agent;
The carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer, an onium cation-substituted product of the monomer, copolymerizable with another monomer (b) to be copolymerized if necessary, or having a double bond in the molecule, and a carboxyl group And / or a sulfonic acid group or an onium cation-substituted product thereof, and a polymerization reactive crosslinking agent having a functional group capable of reacting with a functional group of a monomer to be copolymerized if necessary [glycidyl (meth) acrylate type such as glycidyl methacrylate] Crosslinking using a crosslinking agent, an allyl epoxy type crosslinking agent such as allyl glycidyl ether, etc.].

[4]放射線照射による架橋;
前記高分子(1)に紫外線、電子線、γ線等の放射線を照射して高分子(1)を架橋する方法や前記モノマーに紫外線、電子線、γ線等を照射し重合と架橋を同時に行う方法等。
[4] Cross-linking by irradiation;
A method of crosslinking the polymer (1) by irradiating the polymer (1) with radiation such as ultraviolet rays, electron beams, γ rays, or the like, and simultaneously polymerizing and crosslinking by irradiating the monomers with ultraviolet rays, electron beams, γ rays, etc. How to do etc.

[5]加熱による架橋;
前記高分子(1)を100℃以上に加熱して、高分子(1)の分子間で熱架橋[加熱によるラジカルの発生による炭素間の架橋や官能基間での架橋]する方法等。
[5] Crosslinking by heating;
A method in which the polymer (1) is heated to 100 ° C. or more and thermally crosslinked between the molecules of the polymer (1) [crosslinking between carbons due to generation of radicals by heating or crosslinking between functional groups].

これらの架橋方法の中で好ましいものは、最終品の用途、形態によって異なるが、総合的に考えると[1]共重合架橋剤による架橋、[2]反応性架橋剤による架橋及び[4]放射線照射による架橋である。   Among these crosslinking methods, the preferred ones vary depending on the use and form of the final product, but when considered comprehensively, [1] crosslinking with a copolymer crosslinking agent, [2] crosslinking with a reactive crosslinking agent, and [4] radiation. Cross-linking by irradiation.

前記共重合性架橋剤の中で好ましいものは、多価(メタ)アクリルアミド型架橋剤、アリルエーテル型架橋剤、多価(メタ)アクリル酸エステル型架橋剤であり、さらに好ましいものは、アリルエーテル型架橋剤である。   Among the copolymerizable crosslinking agents, preferred are polyvalent (meth) acrylamide type crosslinking agents, allyl ether type crosslinking agents, and polyvalent (meth) acrylic acid ester type crosslinking agents, and more preferred are allyl ethers. It is a mold cross-linking agent.

前記反応性架橋剤の中で好ましいものは、多価イソシアネート型架橋剤及び多価エポキシ型架橋剤であり、さらに好ましいものは分子内に3個以上の官能基を有する多価イソシアネート型架橋剤又は多価エポキシ型架橋剤である。   Among the reactive crosslinking agents, preferred are a polyvalent isocyanate type crosslinking agent and a polyvalent epoxy type crosslinking agent, and more preferred are a polyvalent isocyanate type crosslinking agent having three or more functional groups in the molecule or It is a polyvalent epoxy type cross-linking agent.

架橋度に関しては、使用する目的によって適宜選択できるが、共重合性架橋剤を使用する場合は、全モノマー重量に対して、0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がさらに好ましい。   The degree of crosslinking can be appropriately selected depending on the purpose of use, but when a copolymerizable crosslinking agent is used, it is preferably 0.001 to 10% by mass, and 0.01 to 5% by mass with respect to the total monomer weight. Further preferred.

反応性架橋剤を使用する場合の添加量は、架橋体(A)をどのような形状とするかによって好ましい添加量が異なるが、0.001〜10質量%が好ましく、後述する燃料電池用液体燃料を含有した一体化したゲルを作成する場合は、0.01〜50質量%が好ましい。   The amount of addition in the case of using a reactive cross-linking agent varies depending on the shape of the cross-linked product (A), but is preferably 0.001 to 10% by mass. In the case of producing an integrated gel containing fuel, 0.01 to 50% by mass is preferable.

本発明において、前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー、該モノマーのオニウムカチオン置換体及び必要により共重合する他のモノマー(b)の重合方法も公知の方法でよく、例えば、前記の各モノマー及び生成するポリマーが溶解する溶媒中での溶液重合法、溶媒を使用せずに重合する塊状重合法、乳化重合法等を例示することができる。この中で好ましいものは、溶液重合法である。   In the present invention, the carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer, the onium cation-substituted product of the monomer, and the other monomer (b) to be copolymerized if necessary may be a known method. Examples thereof include a solution polymerization method in a solvent in which a monomer and a polymer to be generated are dissolved, a bulk polymerization method in which polymerization is performed without using a solvent, and an emulsion polymerization method. Among these, the solution polymerization method is preferable.

溶液重合による有機溶媒は、使用するモノマーやポリマーの溶解性により適宜選択できるが、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクタム等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のカルボン酸エステル類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類及び水等を挙げることができる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。   The organic solvent by solution polymerization can be appropriately selected depending on the solubility of the monomer and polymer used. Examples thereof include alcohols such as methanol and ethanol; carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate; γ-butyrolactone, ε- Examples include lactones such as caprolactam; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; carboxylic acid esters such as ethyl acetate; ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; and water. . These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶液重合における重合濃度も特に限定はなく目的の用途によって種々異なるが、1〜80質量%が好ましく、5〜60質量%がさらに好ましい。   The polymerization concentration in the solution polymerization is not particularly limited and may vary depending on the intended use, but is preferably 1 to 80% by mass, and more preferably 5 to 60% by mass.

重合開始剤も通常のものでよく、アゾ系開始剤[アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノ吉草酸、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、アゾビス(2−アミジノプロパン)ジハイドロクロライド、アゾビス{2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロロピオンアミド}等]、過酸化物系開始剤[過酸化ベンゾイル、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、過酸化水素等]、レドックス開始剤[上記過酸化物系開始剤と還元剤(アスコルビン酸や過硫酸塩)との組み合わせ等]等を例示することができる。   The polymerization initiator may be a normal one, such as an azo initiator [azobisisobutyronitrile, azobiscyanovaleric acid, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, azobis { 2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide} and the like], peroxide initiators [benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, succinic peroxide, di ( 2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, hydrogen peroxide, etc.], redox initiator [a combination of the above peroxide-based initiator and a reducing agent (ascorbic acid or persulfate), etc.], and the like. .

他の重合方法としては、光増感開始剤[ベンゾフェノン等]を添加し紫外線等を照射する方法、γ線や電子線等の放射線を照射し重合する方法等を例示することができる。   Examples of other polymerization methods include a method of adding a photosensitizing initiator [benzophenone or the like] and irradiating with ultraviolet rays or the like, a method of irradiating with radiation such as γ rays or electron beams, and the like.

重合開始剤を使用する場合の開始剤の添加量は、特に限定はないが、使用するモノマーの総質量に対して、0.0001〜5質量%が好ましく、0.001〜2質量%がさらに好ましい。   The amount of initiator added when a polymerization initiator is used is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 5% by mass, more preferably 0.001 to 2% by mass, based on the total mass of the monomers used. preferable.

重合温度も目的とする分子量や開始剤の分解温度、使用する溶媒の沸点等により種々異なるが、−20〜200℃が好ましく、0〜100℃がさらに好ましい。   The polymerization temperature also varies depending on the target molecular weight, the decomposition temperature of the initiator, the boiling point of the solvent used, etc., but is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 100 ° C.

架橋体を粒子状とする場合、その粒子径は、体積平均粒径で0.1〜5000μmが好ましく、さらに好ましくは50〜2000μmである。また、0.1μm未満が全体の10質量%以下、5000μmを超える部分が全体の10質量%以下が好ましく、それぞれ5質量%以下がさらに好ましい。   When making a crosslinked body into a particulate form, the particle diameter is 0.1-5000 micrometers in a volume average particle diameter, More preferably, it is 50-2000 micrometers. Further, the portion less than 0.1 μm is 10% by mass or less of the whole, and the portion exceeding 5000 μm is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less.

粒子径の測定は、ロータップ試験篩振とう機及びJIS Z8801−2000標準篩いを用いて、ペリーズ・ケミカル・エンジニアーズ・ハンドブック第6版(マックグローヒル・ブック・カンパニー,1984年,p.21)に記載の方法で行う(以下、粒子径の測定は本方法による。)。   The particle size was measured using a low-tap test sieve shaker and JIS Z8801-2000 standard sieve, Perry's Chemical Engineers Handbook, 6th edition (McGlow Hill Book Company, 1984, p. 21). (Hereinafter, the particle diameter is measured by this method.).

粒子状の形態を得る方法としては、最終的に粒子状になれば特に限定はないが、例えば、下記(i)〜(iv)等の方法が挙げられる。   The method for obtaining the particulate form is not particularly limited as long as it finally becomes particulate, and examples thereof include the following methods (i) to (iv).

(i)必要により溶媒を用いて、前記共重合性架橋剤を共重合して高分子(1)の架橋体(A)を作成し、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。 (I) If necessary, using a solvent, the copolymerizable crosslinking agent is copolymerized to prepare a crosslinked body (A) of the polymer (1), and if necessary, the solvent is distilled off by a method such as drying. A method of pulverizing into particles using the above pulverization method.

(ii)必要により溶媒を用いて、重合して高分子(1)を作成した後、前記反応性架橋剤又は照射等の手段により、高分子(1)を架橋した後、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。 (Ii) Polymerization using a solvent, if necessary, to prepare a polymer (1), followed by crosslinking of the polymer (1) by means of the reactive crosslinking agent or irradiation, etc. A method in which the solvent is distilled off by a method and pulverized using a known pulverization method to form particles.

(iii)前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー及び必要により他モノマー(b)を前記共重合性架橋剤の存在下、必要により溶媒を用いて共重合して架橋し高分子化した後、前記オニウムカチオン化合物を添加し、酸基のプロトンを所定量オニウムカチオンに置換した後、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。 (Iii) After the carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer and, if necessary, other monomer (b) are copolymerized using a solvent in the presence of the copolymerizable cross-linking agent and cross-linked to form a polymer. The onium cation compound is added, and the proton of the acid group is replaced with a predetermined amount of onium cation, and then the solvent is distilled off by a method such as drying if necessary, followed by pulverization using a known pulverization method to form particles. Method.

(iv)前記カルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー及び必要により他モノマー(b)を前記共重合性架橋剤の非存在下必要により溶媒を用いて共重合して未架橋の高分子とした後、前記オニウムカチオン化合物及び反応性架橋剤や放射線照射を行うことにより、酸基のプロトンを置換するのと同時に高分子を架橋し、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。 (Iv) The carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer and, if necessary, the other monomer (b) are copolymerized using a solvent if necessary in the absence of the copolymerizable crosslinking agent to obtain an uncrosslinked polymer. Thereafter, the onium cation compound and the reactive cross-linking agent and radiation irradiation are used to simultaneously replace the proton of the acid group to cross-link the polymer, and if necessary, the solvent is distilled off by a method such as drying. A method of pulverizing into particles by using a pulverization method.

これらの燃料電池用燃料貯蔵物(以下燃料貯蔵物という)の架橋体(A)の形状を粒子状にする過程で必要により行う乾燥は、公知の乾燥方法でよく、例えば通気乾燥(循風乾燥機等)、透気乾燥(バンド型乾燥機等)、減圧乾燥(減圧乾燥機等)、接触乾燥(ドラムドライヤー等)等を挙げることができる。   The drying performed as necessary in the process of making the shape of the crosslinked body (A) of the fuel cell fuel storage (hereinafter referred to as fuel storage) into particles may be a known drying method, for example, ventilation drying (circulation drying). Etc.), air permeation drying (such as a band-type dryer), vacuum drying (such as a vacuum dryer), contact drying (such as a drum dryer), and the like.

乾燥する場合の乾燥温度に関しては、ポリマー等の劣化や過度の架橋が起こらなければ特に限定はないが、好ましくは0〜200℃、さらに好ましくは、50〜150℃である。形状を粒子状とする場合の、粉砕方法も公知の方法でよく、例えば、衝撃粉砕(ピンミル、カッターミル、ボールミル型粉砕機やACMパルペライザー等の高速回転型粉砕機等)、空気粉砕(ジェット粉砕機等)、凍結粉砕等の方法を挙げることができる。   The drying temperature in the case of drying is not particularly limited as long as the polymer or the like is not deteriorated or excessively cross-linked, but is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. The pulverization method when the shape is in the form of particles may be a known method, for example, impact pulverization (pin mill, cutter mill, ball mill type pulverizer, high-speed rotary pulverizer such as ACM pulverizer), air pulverization (jet pulverization) And the like, and freeze grinding.

このようにして粒子状の架橋体(A)が得られる。本発明において、このように粒子状にした本発明の燃料貯蔵物中の架橋体(A)は、燃料を吸収する能力がある。   In this way, a particulate crosslinked body (A) is obtained. In the present invention, the cross-linked product (A) in the fuel storage of the present invention that is made into particles in this way has the ability to absorb fuel.

本発明の燃料電池システムに収容する燃料組成物は、種々の形態に加工でき、その形態は特に限定はないが、粒子状、シート状、一体ゲル化の形態であることが好ましい。   The fuel composition accommodated in the fuel cell system of the present invention can be processed into various forms, and the form is not particularly limited, but is preferably in the form of particles, sheets, and integral gelation.

以下、好ましい形態の作成方法について説明するが、形態によりその作成方法等や好ましい方法等が若干異なるので、それぞれについて説明する。   Hereinafter, a method for creating a preferable form will be described. However, a method for creating the preferred form, a preferable method, and the like differ slightly depending on the form, and each will be described.

粒子状の燃料貯蔵物は、粒子状の架橋体(A)が燃料を吸収したものでもよいし、燃料を吸収した後に粒子状としてもよい。粒子状にする方法は上記の架橋体(A)を製造する方法と同じでよい。体積平均粒子径等は架橋体(A)と同じものが好ましい。   The particulate fuel storage product may be one in which the particulate crosslinked body (A) has absorbed the fuel, or may be particulate after the fuel has been absorbed. The method for forming particles may be the same as the method for producing the crosslinked body (A). The same volume average particle diameter as that of the crosslinked body (A) is preferable.

このように粒子状にした燃料組成物は、燃料を吸収する能力がある。この本発明の燃料貯蔵物中の架橋体(A)の吸収量は、対象とする燃料の種類や前記ポリマー組成、またゲル強度等により種々変化し、該(A)を燃料貯蔵物として使用する場合は、メタノールに対する吸収量を10〜1000g/gに設計するのが好ましく、50〜900g/gに設計するのが更に好ましい。吸収量が10g/g以上であれば、従来の非イオン系吸収剤に比べ保液量が大幅に大きく、1000g/g以下であると液体燃料を保液した燃料貯蔵物のゲル強度が弱すぎるという問題がない。   The particulate fuel composition has the ability to absorb fuel. The amount of the crosslinked body (A) absorbed in the fuel storage according to the present invention varies depending on the type of the target fuel, the polymer composition, the gel strength, etc., and the (A) is used as the fuel storage. In this case, it is preferable to design the amount of absorption with respect to methanol to 10 to 1000 g / g, and more preferably to 50 to 900 g / g. If the absorption amount is 10 g / g or more, the liquid retention amount is significantly larger than that of the conventional nonionic absorbent, and if it is 1000 g / g or less, the gel strength of the fuel stock holding liquid fuel is too weak. There is no problem.

次に燃料組成物の形状をシート状とする場合に関して説明する。シート状にする場合方法としては、例えば、下記(v)〜(vii)の方法を挙げることができる。   Next, the case where the fuel composition is in the form of a sheet will be described. Examples of the method for forming a sheet include the following methods (v) to (vii).

(v)前記粒子状の架橋体(A)を不織布や紙等の間に挟み込んでサンドイッチシートとし、燃料を吸収させる方法。 (V) A method in which the particulate crosslinked product (A) is sandwiched between non-woven fabrics or papers to form a sandwich sheet and absorb fuel.

(vi)前記高分子(1)の未架橋体を、不織布、織布、紙及びフィルムからなる群より選ばれる1又は2以上の基材に含浸及び/又は塗工した後、前記架橋剤による架橋、前記放射線照射による架橋、及び加熱による架橋からなる群から選ばれる1又は2以上の架橋手段を用いて高分子(1)を架橋するとともに、必要により溶媒を留去しシート化した後、燃料を吸収させる方法。 (Vi) After impregnating and / or applying one or more substrates selected from the group consisting of nonwoven fabric, woven fabric, paper and film with the uncrosslinked body of the polymer (1), After cross-linking the polymer (1) using one or two or more cross-linking means selected from the group consisting of cross-linking, cross-linking by radiation irradiation, and cross-linking by heating, and if necessary, after distilling off the solvent and forming a sheet, A method of absorbing fuel.

(vii)30〜100モル%のプロトンを前記オニウムカチオンで置換したカルボキシル基及び/又はスルホン酸基含有モノマー20〜100質量%と、他の共重合可能なモノマーを0〜80質量%、前記架橋剤からなる混合溶液を、不織布、織布、紙及びフィルムからなる群より選ばれる1又は2以上の基材に含浸及び/又は塗工した後、該基材を重合開始剤及び/又は放射線等の照射による架橋、並びに加熱による架橋からなる群より選ばれる1又は2以上の架橋手段を用いて重合し、必要により溶媒を留去することによりシート化した後、燃料を吸収させる方法。 (Vii) Carboxyl group and / or sulfonic acid group-containing monomer in which 30 to 100 mol% of protons are substituted with the onium cation, and 0 to 80 mass% of other copolymerizable monomers, and the crosslinking After impregnating and / or applying one or more substrates selected from the group consisting of nonwoven fabrics, woven fabrics, papers and films with the mixed solution composed of the agent, the substrate is polymerized with a polymerization initiator and / or radiation, etc. A method of polymerizing by using one or more crosslinking means selected from the group consisting of crosslinking by irradiation and crosslinking by heating, and if necessary, forming a sheet by distilling off the solvent, and then absorbing the fuel.

これらの方法の中で、作成したシート(B)の厚みの調整の容易さや作成したシートの吸収速度等の観点から、(vi)又は(vii)が好ましい。形状をシート状とした場合のシート(B)の厚みは、1〜50000μmが好ましく、5〜30000μmがさらに好ましく、10〜10000μmが特に好ましい。シートの厚みが、1μm以上であると架橋体(A)の目付量が少なくなりすぎず、50000μm以下であればシートの厚みが厚すぎることがない。シートの長さや巾に関しては、使用する大きさにより適宜選択でき、特に限定はないが、好ましい長さは0.01〜10m、好ましい巾は0.1〜300cmである。前記シート(B)における本発明の高分子の架橋体の目付量に関しては、特に限定はないが、対象とする液体燃料の吸収・保液能力、また厚みが厚くなりすぎないこと等を加味すると、目付量は、10〜3000g/mが好ましく、20〜1000g/mがさらに好ましい。 Among these methods, (vi) or (vii) is preferable from the viewpoint of easy adjustment of the thickness of the prepared sheet (B) and the absorption rate of the prepared sheet. When the shape is a sheet, the thickness of the sheet (B) is preferably 1 to 50000 μm, more preferably 5 to 30000 μm, and particularly preferably 10 to 10000 μm. When the thickness of the sheet is 1 μm or more, the basis weight of the crosslinked body (A) is not too small, and when it is 50000 μm or less, the thickness of the sheet is not too thick. The length and width of the sheet can be appropriately selected depending on the size to be used, and are not particularly limited. However, the preferred length is 0.01 to 10 m, and the preferred width is 0.1 to 300 cm. The weight per unit area of the crosslinked polymer of the present invention in the sheet (B) is not particularly limited, but taking into account the absorption / retention capacity of the target liquid fuel, the thickness not being too thick, and the like. weight per unit area is preferably 10~3000g / m 2, more preferably 20~1000g / m 2.

形態をシート状とするために必要により使用する、不織布、織布、紙、フィルム等の基材は公知のものでよく、例えば、目付量が10〜500g程度の合成繊維若しくは天然繊維からなる不織布又は織布、紙(上質紙、薄葉紙、和紙等)、合成樹脂からなるフィルム、これらの2つ以上の基材又はこれらの複合体を例示することができる。   A base material such as a nonwoven fabric, a woven fabric, paper, or a film that is used as necessary to form the sheet may be a known one. For example, a nonwoven fabric made of synthetic fibers or natural fibers having a basis weight of about 10 to 500 g. Or a woven fabric, paper (quality paper, thin paper, Japanese paper, etc.), a film made of a synthetic resin, two or more substrates thereof, or a composite thereof can be exemplified.

これらの基材の中で、好ましいものは、不織布、及び不織布とプラスチックフィルム又は金属フィルムとの複合体であり、特に好ましいものは、不織布、及び不織布とプラスチックフィルムとの複合体である。   Among these substrates, preferred are nonwoven fabrics and composites of nonwoven fabrics and plastic films or metal films, and particularly preferred are nonwoven fabrics and composites of nonwoven fabrics and plastic films.

これらの基材の厚みに関しては特に限定はないが、通常1〜50000μm、好ましくは10〜20000μmである。厚みが、1μm未満であると、所定量の前記高分子(1)の含浸や塗工が難しく、一方厚みが50000μmを超えるとシートが厚すぎて燃料貯蔵物としたときに全体のカサが大きくなって使用しにくくなる。基材への、高分子(1)の塗工方法や含浸方法は、公知の方法でよく、例えば、通常のコーティングやパディング等の方法を適用すればよい。なお、コーティングやパディング処理を行った後、重合や希釈、粘度調整等の為に使用した溶媒を、必要により乾燥等の方法で留去してもよい。   Although there is no limitation in particular about the thickness of these base materials, it is 1-50000 micrometers normally, Preferably it is 10-20000 micrometers. When the thickness is less than 1 μm, it is difficult to impregnate or apply the predetermined amount of the polymer (1). On the other hand, when the thickness exceeds 50000 μm, the sheet is too thick and the overall bulk is large when used as a fuel storage. It becomes difficult to use. The coating method or impregnation method of the polymer (1) to the substrate may be a known method, for example, a normal method such as coating or padding may be applied. In addition, after performing a coating or padding process, you may distill away the solvent used for superposition | polymerization, dilution, viscosity adjustment, etc. by drying etc. as needed.

このようにして作成した架橋体(A)を含有するシートは、燃料を効率よく吸収するので、シート型燃料貯蔵物として用いられる。このシート型燃料貯蔵物における燃料に対する吸収量も、燃料の供給時間が十分に長ければ特に限定はないが、0.1〜500g/cmシートが好ましく、1〜400g/cmのものがさらに好ましい。吸収量が0.1g/cm以上であると液体燃料を十分に吸収できて、500g/cm以下であると液体燃料を吸収したシートが厚くなりすぎない。 The sheet containing the cross-linked product (A) thus prepared absorbs fuel efficiently and is used as a sheet-type fuel storage. Absorption for the fuel in the sheet-type fuel reservoir also the supply time of the fuel is not particularly limited as longer enough, preferably 0.1 to 500 g / cm 2 sheets further those 1~400g / cm 2 preferable. When the absorption amount is 0.1 g / cm 2 or more, the liquid fuel can be sufficiently absorbed, and when it is 500 g / cm 2 or less, the sheet that has absorbed the liquid fuel does not become too thick.

前記架橋体(A)及び燃料からなる一体ゲル化型燃料貯蔵物における前記架橋体(A)/燃料の比率は、好ましくは0.1〜99/1〜99.9質量%であり、さらに好ましくは0.5〜50/50〜99.5質量%、特に好ましくは1〜30/70〜99質量%であり、最も好ましくは1〜20/80〜99質量%である。該(A)の比率が、0.1質量%以上であると生成した燃料含有ゲルのゲル強度が弱かった全体をゲル化できない場合がなく、一方含有量が、99質量%以下であると該(A)の含有量が多すぎるために、必要とする燃料の添加量が低すぎて電池の放電時間が短くなることがない。   The ratio of the crosslinked body (A) / fuel in the integral gelled fuel storage comprising the crosslinked body (A) and fuel is preferably 0.1 to 99/1 to 99.9% by mass, and more preferably. Is 0.5 to 50/50 to 99.5% by mass, particularly preferably 1 to 30/70 to 99% by mass, and most preferably 1 to 20/80 to 99% by mass. When the ratio of (A) is 0.1% by mass or more, the produced fuel-containing gel has a weak gel strength, and there is no case where the entire gel cannot be gelled. On the other hand, when the content is 99% by mass or less, Since the content of (A) is too large, the required amount of fuel added is not too low and the discharge time of the battery is not shortened.

一体ゲル化型燃料貯蔵物に使用する燃料も、前記のものと同じ物が使用できる。一体ゲル化型燃料貯蔵物の作成方法としては、例えば、(viii)前述した本発明の粒子状の架橋体(A)に所定量の燃料を添加する方法;(ix)該(A)を含有するシートに燃料を添加する方法でもよいが、これらの燃料含有ゲルは、下記(x)や(xi)等に挙げた方法で一体化したゲルを作成できるものが好ましい。   The same fuel as described above can be used as the fuel used for the integral gelled fuel storage. Examples of a method for preparing an integral gelled fuel storage include: (viii) a method of adding a predetermined amount of fuel to the above-mentioned particulate crosslinked body (A) of the present invention; (ix) containing (A) However, it is preferable that these fuel-containing gels can produce an integrated gel by the methods described in (x) and (xi) below.

(x)前記高分子(1)を燃料に溶解し、該(1)を前記架橋剤による架橋、放射線照射による架橋、加熱による架橋のうちのいずれかの架橋手段で架橋することにより一体化したゲルとする方法。 (X) The polymer (1) is dissolved in a fuel, and the (1) is integrated by cross-linking by any cross-linking means of cross-linking by the cross-linking agent, cross-linking by radiation irradiation, or cross-linking by heating. How to make a gel.

(xi)燃料中で、前記オニウムカチオンで30〜100モル%のプロトンを置換したカルボキシル基及び/又はスルホン酸含有モノマー20〜100質量%、及び必要により他の共重合可能なモノマーを0〜80質量%を、前記共重合性架橋剤の存在下重合することにより、一体化したゲルとする方法。 (Xi) 20 to 100% by mass of a carboxyl group and / or sulfonic acid-containing monomer in which 30 to 100 mol% of protons are substituted with the onium cation in the fuel, and 0 to 80% of other copolymerizable monomers as necessary. A method of forming an integrated gel by polymerizing mass% in the presence of the copolymerizable cross-linking agent.

架橋体及び燃料からなるゲルの形態は適宜選択することができ、形状としては、例えば、シート状、ブロック状、球状、円柱状等の形状を例示することができる。これらの中で燃料貯蔵物として使用する場合、好ましい形状はシート状、ブロック状又は円柱状である。   The form of the gel composed of the crosslinked body and the fuel can be appropriately selected. Examples of the shape include a sheet shape, a block shape, a spherical shape, and a cylindrical shape. Among these, when used as a fuel storage, a preferable shape is a sheet shape, a block shape or a column shape.

シート状ゲルとする場合のゲルの厚みは、1〜50000μmが好ましく、10〜20000μmが更に好ましい。シート状ゲルの巾や長さに関しては、その使用目的や場所、用途等に合わせて適宜選択すればよい。   1-50000 micrometers is preferable and, as for the thickness of the gel in setting it as a sheet-like gel, 10-20000 micrometers is still more preferable. What is necessary is just to select suitably about the width | variety and length of a sheet-like gel according to the use purpose, a place, a use, etc.

これらの形状のゲルの作成方法も、特に限定されるものではなく、例えば、作成したい形状に合わせた容器中やセルの中でゲル化させる方法、離型紙、フィルム、不織布等の上に、前記高分子(1)やモノマー等と液体燃料の混合物を積層又はコーティング等することによりシート状のゲルを作成する方法等を例示することができる。   There are no particular limitations on the method of creating the gel of these shapes, for example, the method of gelling in a container or cell that matches the shape to be created, release paper, film, nonwoven fabric, etc. Examples thereof include a method of preparing a sheet-like gel by laminating or coating a mixture of the polymer (1), the monomer, and the like and a liquid fuel.

燃料組成物には、必要に応じて他のゲル化剤(脂肪酸石鹸、ジベンザルソルビット、ヒドロキシプロピルセルロース、ベンジリデンソルビトール、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレングリコール、ポリオキシアルキレン、ソルビトール、ニトロセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルブチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、AB樹脂、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ナイロン、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ユリア樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、フタル酸ジアリル樹脂、ポリアロマー等)、吸着剤(デキストリン、デキストラン、シリカゲル、シリカ、アルミナ、モレキュラーシーブ、カオリン、珪藻土、カーボンブラック、活性炭等)、増粘剤、及び結着剤、並びに燃料を化学変換して非流動化させる物質からなる群から選ばれる1種又は2種以上を配合してもよい。これらは、それぞれの機能を発揮できるものであれば特に限定はなく、固体、液体のものを問わない。また、燃料貯蔵物を作成する任意の段階で配合して構わない。   The fuel composition may contain other gelling agents (fatty acid soap, dibenzal sorbite, hydroxypropylcellulose, benzylidene sorbitol, carboxyvinyl polymer, polyethylene glycol, polyoxyalkylene, sorbitol, nitrocellulose, methylcellulose, ethylcellulose as necessary. , Acetylbutyl cellulose, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, AB resin, acrylic resin, acetal resin, polycarbonate, nylon, phenolic resin, phenoxy resin, urea resin, alkyd resin, polyester, epoxy resin, diallyl phthalate resin, polyallomer Etc.), adsorbent (dextrin, dextran, silica gel, silica, alumina, molecular sieve, kaolin, diatomaceous earth, carbon bra Click, activated carbon, etc.), a thickener, and a binder, and fuel may be blended with one or more selected from the group consisting of substances which non-fluidized by chemical transformation. These are not particularly limited as long as they can exhibit their respective functions, and may be solid or liquid. Moreover, you may mix | blend in the arbitrary steps which produce a fuel store.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、何ら以下の実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

〔製造例1〕
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(BHC)26.8g(0.1mol)をメタノール50mLに加熱溶解して再結晶を行うことにより、BHC:メタノール=1:1(モル比)でメタノール含有率11質量%の固体状のメタノール包接化合物を得た。
[Production Example 1]
By re-dissolving 26.8 g (0.1 mol) of 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane (BHC) in 50 mL of methanol by heating and recrystallization, BHC: methanol = 1: 1 (molar ratio). A solid methanol clathrate compound having a methanol content of 11% by mass was obtained.

〔実施例1〕
図1〜図5に示す燃料電池システム1において、燃料カートリッジ4に製造例1で得られたメタノール包接化合物15gと、ビーズ95gとを充填し、水容器5に水道水を供給してポンプ装置9を稼動させ、燃料カートリッジ4に水を流入させたところ、メタノール水溶液が生成された。このメタノール水溶液が燃料電池セル3に供給されることにより発電させることができた。次に、三方弁12を排出側に切り替えてポンプ装置9を逆転させたところ発電が停止し、燃料カートリッジ4内に残存するメタノール水溶液を水容器5に回収することができた。この操作を繰り返すことで、発電・停止が再現できることを確認した。
[Example 1]
In the fuel cell system 1 shown in FIGS. 1 to 5, the fuel cartridge 4 is filled with the methanol clathrate compound 15 g obtained in Production Example 1 and the beads 95 g, and the tap water is supplied to the water container 5 to supply the pump device. When No. 9 was operated and water was allowed to flow into the fuel cartridge 4, an aqueous methanol solution was produced. Electric power could be generated by supplying the methanol aqueous solution to the fuel cell 3. Next, when the three-way valve 12 was switched to the discharge side and the pump device 9 was reversed, power generation was stopped, and the aqueous methanol solution remaining in the fuel cartridge 4 could be recovered in the water container 5. It was confirmed that power generation / stop can be reproduced by repeating this operation.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの背面側からの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view from the back side of the fuel cell system concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける水容器を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the water container in the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける燃料カートリッジを示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a fuel cartridge in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム
2…燃料放出機構
3…燃料電池セル
4…燃料カートリッジ
5…水容器
6…給水機構
7…枠本体
8,8A…第1の接続管路
9…ポンプ装置
10…第2の接続管路
26…蓋(給水口)
29…イオン交換繊維(イオン交換体)
33…イオン交換繊維(イオン交換体)
34…スポンジ(弾性吸水体)
37A…開口部(燃料供給口)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 2 ... Fuel discharge | release mechanism 3 ... Fuel cell 4 ... Fuel cartridge 5 ... Water container 6 ... Water supply mechanism 7 ... Frame main body 8, 8A ... 1st connection pipe line 9 ... Pump apparatus 10 ... 2nd Connection pipe line 26 ... Lid (water supply port)
29 ... Ion exchange fiber (ion exchanger)
33 ... Ion exchange fiber (ion exchanger)
34 ... Sponge (elastic water absorber)
37A ... Opening (fuel supply port)

Claims (11)

燃料放出機構とこの燃料放出機構に近接して配置された燃料電池セルとからなる燃料電池システムであって、
前記燃料放出機構が、液体燃料成分を固体化した燃料組成物を収用した燃料カートリッジと、この燃料カートリッジに近接して設けられた水容器と、これら水容器と燃料カートリッジとを接続する給水機構とを備え、
前記燃料電池セルと燃料カートリッジと水容器とが一体的に組み立てられているとともに、前記燃料カートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel release mechanism and a fuel cell arranged close to the fuel release mechanism,
A fuel cartridge that uses a fuel composition obtained by solidifying a liquid fuel component; a water container provided close to the fuel cartridge; and a water supply mechanism that connects the water container and the fuel cartridge. With
The fuel cell system, wherein the fuel cell, the fuel cartridge, and the water container are integrally assembled, and the fuel cartridge is detachably provided.
前記燃料カートリッジは、上側に注水口が形成されているとともに、底面部に燃料供給口が形成されており、該燃料供給口に近接して前記燃料電池セルが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cartridge has a water injection port formed on the upper side, a fuel supply port formed on the bottom surface portion, and the fuel cell is disposed in the vicinity of the fuel supply port. The fuel cell system according to claim 1. 前記水タンクには、給水口が形成されており、該給水口に近接してイオン交換体が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein a water supply port is formed in the water tank, and an ion exchanger is provided adjacent to the water supply port. 前記燃料カートリッジは、イオン交換体と、弾性吸水部材と、燃料組成物とが注水口側から順に積層された構造を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池システム。   4. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel cartridge has a structure in which an ion exchanger, an elastic water absorbing member, and a fuel composition are sequentially stacked from a water inlet side. 5. 前記給水機構は、ポンプ装置と、該ポンプ装置と前記水容器とを接続する第1の接続管路と、前記ポンプ装置と前記燃料カートリッジとを接続する第2の接続管路とを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池システム。   The water supply mechanism includes a pump device, a first connection pipe that connects the pump device and the water container, and a second connection pipe that connects the pump device and the fuel cartridge. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記給水機構は、排水機能をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the water supply mechanism further includes a drainage function. 初期の前記燃料カートリッジには、液体成分が不存在であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein no liquid component is present in the initial fuel cartridge. 前記液体燃料成分が、アルコール類、エーテル類、炭化水素類、及びアセタール類からなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel according to any one of claims 1 to 7, wherein the liquid fuel component is one or more selected from the group consisting of alcohols, ethers, hydrocarbons, and acetals. Battery system. 前記燃料組成物が、液体燃料成分と相手方化合物との分子化合物を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8, wherein the fuel composition contains a molecular compound of a liquid fuel component and a counterpart compound. 前記燃料組成物の分子化合物が、該燃料電池用燃料とホスト化合物とから形成される包接化合物であることを特徴とする請求項9記載の燃料電池システム。   10. The fuel cell system according to claim 9, wherein the molecular compound of the fuel composition is an inclusion compound formed from the fuel for a fuel cell and a host compound. 前記燃料組成物が、多価アルコールの脂肪酸エステルと燃料電池用燃料とを含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 8, wherein the fuel composition contains a fatty acid ester of a polyhydric alcohol and a fuel for a fuel cell.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008047632A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-24 Kurita Water Industries Ltd. Direct methanol-type fuel battery system and portable electronic equipment
JP2010067538A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Casio Comput Co Ltd Fuel cell device, cartridge for maintenance, and control means of fuel cell device

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