JP2009543949A - 電解膜 - Google Patents
電解膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009543949A JP2009543949A JP2009519867A JP2009519867A JP2009543949A JP 2009543949 A JP2009543949 A JP 2009543949A JP 2009519867 A JP2009519867 A JP 2009519867A JP 2009519867 A JP2009519867 A JP 2009519867A JP 2009543949 A JP2009543949 A JP 2009543949A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte membrane
- pores
- reinforcing structure
- stretched
- membrane according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 70
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims abstract description 38
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 claims abstract description 37
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims description 26
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 26
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 10
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 9
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 5
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229920006798 HMWPE Polymers 0.000 description 2
- 239000004705 High-molecular-weight polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 238000007572 expansion measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2218—Synthetic macromolecular compounds
- C08J5/2231—Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/106—Membranes in the pores of a support, e.g. polymerized in the pores or voids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/26—Polyalkenes
- B01D71/261—Polyethylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/30—Polyalkenyl halides
- B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
- B01D71/36—Polytetrafluoroethene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
- B01D71/82—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
- C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
- H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1058—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
- H01M8/106—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the chemical composition of the porous support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1058—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
- H01M8/1062—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the physical properties of the porous support, e.g. its porosity or thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1067—Polymeric electrolyte materials characterised by their physical properties, e.g. porosity, ionic conductivity or thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
- H01M8/1086—After-treatment of the membrane other than by polymerisation
- H01M8/1093—After-treatment of the membrane other than by polymerisation mechanical, e.g. pressing, puncturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08J2323/06—Polyethene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
【選択図】なし
Description
明確な断りがない限り、本明細書全体において以下の略語を使用する。
PE:ポリエチレン
MW:重量平均分子量
UHMWPE:超高(重量平均)分子量ポリエチレン(これは、MWが500000〜10000000g/molに相当する)
PTFE:ポリテトラフルオロエチレン
電解質膜中のアイオノマーに結合する水の量は、例えば温度および湿度と共に大幅に変化する。これは、湿度がそれぞれ上昇/低下する際にアイオノマーが膨張/収縮することに応じて観察されるであろう。本明細書においては、水の取り込みによる膨張を、膨潤による膨張(swelling expansion)と称する。例えば燃料電池の電解質膜の使用中においては、負荷の変化および構造的、機械的、または化学的な局所的不均一性が存在することによって、温度および湿度は局所的にも全体的にもかなり変化するであろう。したがって、膨潤による線膨張により、系に周期的または定期的な応力が導入されることとなり、やはり使用中においてシール材または電解質膜さえもが破損に至る可能性がある。
強化構造体を延伸することにより、強化構造体表面すなわち最終膜表面に平行な方向に沿ったポリマーの配向度が非常に高くなる。このことによって実質的に層状構造になり、細孔の形状は管形状からはほど遠いものとなる。したがって、細孔径を、以下に説明する細孔サイズ測定によって得られる値と定義する。この値は、例えば顕微鏡写真により観察することができる値とは必ずしも一致しないことが認められるはずである。こうして測定された細孔径は、むしろ、実質的に同一構造を有する部材から同様にして測定された細孔径と比較することができる細孔サイズに関する値を表している。したがって、本明細書において(中程度の)細孔サイズおよび(中程度の)細孔径と言う場合、これは以下の方法により得られた値に関するものである。
引張応力および破断伸びを含む機械特性をASTM D882/00に従い測定する。膜のヤング率は、極限強さを破断伸びで除したものとして求められる。
好ましい実施形態においては、他で説明されるPMIキャピラリー・フロー・ポロメーターで定められた細孔の平均寸法は、0.5μm〜2.0μmである。より好ましくは、PMIキャピラリー・フロー・ポロメーターで定められた細孔の平均径は、0.5μm〜1.0μm、最も好ましくは、細孔の平均径は、0.5μm〜0.85μmである。この範囲は本発明者らが知る最良の形態を表しており、それは、細孔内へのアイオノマーの導入の容易さと、細孔からのアイオノマーの非常に限られた浸出と、電解質膜の高いOCVとが最もうまく両立するという理由による。
[比較例1]
[欧州特許第1263066号明細書による複合膜]
欧州特許第1263066号明細書において用いられているソルポア(Solupor)(登録商標)40C01Bは、ソルポア(登録商標)3P07Aおよびナフィオン(Nafion)(登録商標)の組合せであり、ナフィオン(登録商標)分散液DE−2020をソルポア(登録商標)3P07A中に含浸させることによって得られるものである。結果として得られた複合膜は、厚みが25μm(23℃/相対湿度50%)である。ソルポア(登録商標)3P07Aの組成は、スタミラン(Stamylan)(登録商標)UHMWPE(Mw=2500000g/mol)およびHMWPE(Mw=400000g/mol)の混合物である。この材料を面積が30倍になるように延伸した。
[ナフィオン(登録商標)DE−2020分散液からキャスティングにより製造された非強化膜]
10%DMSOをナフィオン(登録商標)分散液に添加した後、ナフィオン(登録商標)DE−2020分散液のキャスティングを上首尾に達成した。キャスティングされたナフィオン(登録商標)薄膜を室温で16時間乾燥させた後、さらに120℃で1時間乾燥させ、次いで、キャスティング板から剥がした。次いで、この薄膜に23℃/50%相対湿度で4時間水を取り込ませたところ、結果として得られた厚みは30umであった。この材料は延伸しなかった。実施例1に記載した方法に従い試料を調製し、100℃で1時間沸騰させた後、MDおよびTDの膨張を実施例1のようにして算出した。
[ナフィオン(登録商標)DE−2020分散液を含浸させたPTFE微多孔膜]
延伸されたPTFE微多孔膜であるTX 2001型(テトラテックス(Tetratex))にナフィオン(登録商標)DE−2020分散液を(この分散液に10%DMSOおよび10%イソプロピルアルコールを添加した後に)含浸させた。複合膜の乾燥および状態調整を実施例2に記載したように実施した。膨潤による線膨張を実施例1のように測定して算出した。
[ナフィオン(登録商標)DE−2020分散液を含浸させた100%UHMWPEを基体とするUHMWPE微多孔膜]
UHMWPE(MW=2500000g/mol)100%からなる微多孔膜を押出機で調製した。これを20重量%UHMWPE(MW=2500000)のデカリン中懸濁液と一緒に供給し、次いで、デカリン中で急冷し、熱風乾燥した。結果として得られた厚みのある薄膜を面積が33倍になるように120℃で二軸延伸し、UHMWPE微多孔膜を得た。この膜に、ナフィオン(登録商標)DE−2020分散液を(この分散液に10%DMSOおよび10%イソプロピルアルコールを添加した後に)含浸させた。複合膜の乾燥および状態調整を実施例2に記載したように実施した。水の取り込みによる膨張を実施例1のように測定して算出した。
Claims (19)
- 複数の細孔を有する、分子量が500000〜10000000g/molの延伸されたUHMWPE薄膜から実質的になる強化構造体を備えた電解質膜であって、前記強化構造体が、前記電解質膜の表面に平行なX−Y平面を有し、前記電解質膜が、前記複数の細孔内の少なくとも一部に配列したアイオノマーを有し、PMIキャピラリー・フロー・ポロメーターにより定められた前記複数の細孔の平均径が、0.3μm〜2.5μmであり、前記電解質膜の膨潤による線膨張が、前記X−Y平面内のあらゆる方向について0.5%未満である、電解質膜。
- PMIキャピラリー・フロー・ポロメーターにより定められた前記細孔の平均径が、0.5μm〜2.0μm、好ましくは、前記細孔の平均径が0.5μm〜1.0μm、より好ましくは、前記細孔の平均径が0.5μm〜0.85μmである、請求項1に記載の電解質膜。
- 前記電解質膜の膨潤による線膨張が、前記電解質膜の表面に平行なあらゆる方向について0.4%未満である、請求項1または2に記載の電解質膜。
- 前記膜の厚みが5〜50μm、好ましくは、前記電解質膜の厚みが10〜25μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記電解質膜のヤング率が少なくとも115MPa、好ましくは、前記電解質膜のヤング率が120〜150MPaである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記強化構造体が、重量平均分子量が1000000〜5000000g/molのUHMWPEから実質的になる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記強化構造体が、層状構造体である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電解質膜。
- UHMWPEの微小繊維の少なくとも80%が、前記強化構造体の前記X−Y平面と実質的に平行に整列している、請求項4〜7のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記PE微小繊維が、前記強化構造体の極限強さの少なくとも80%に相当する歪みで前記強化構造体の前記X−Y平面内の少なくとも1方向に延伸されることに対応して整列される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記PE微小繊維が、前記強化構造体の極限伸びの少なくとも80%に相当する歪みで前記強化構造体の前記X−Y平面内の少なくとも1方向に延伸されることに対応して整列される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記複数の細孔の体積が、前記強化構造体の総体積の少なくとも50%、好ましくは、前記複数の細孔の体積が、前記強化構造体の総体積の少なくとも70%、最も好ましくは、前記複数の細孔の体積が、前記強化構造体の総体積の75%〜90%である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 前記アイオノマーが、前記複数の細孔の体積の少なくとも80%を占め、好ましくは、前記アイオノマーが、前記複数の細孔を実質的に(例えば、前記複数の細孔の体積の90〜100%を)充填している、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電解質膜。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の電解質膜を備える燃料電池。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の電解質膜の、ダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)の電解質としての使用。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の電解質膜の、電解セルの電解質としての使用。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の電解質膜の製造方法であって、
−複数の細孔を有する、分子量が500000〜10000000g/molの延伸されたUHMWPEから実質的になり、前記電解質膜の表面に平行なX−Y平面を有する強化構造体を提供するステップと、
−前記強化構造体を少なくとも1方向に延伸するステップと、
−前記複数の細孔内の少なくとも一部にアイオノマーを配列させるステップとを含み、
前記強化構造体が、前記強化構造体の前記X−Y平面内の少なくとも1方向に、前記強化構造体の極限引張強さの少なくとも80%に相当する歪みで延伸され、PMIキャピラリー・フロー・ポロメーターにより定められた前記複数の細孔の平均径が0.3μm〜2.5μm、好ましくは、前記細孔の前記平均径が0.5μm〜2.0μm、より好ましくは、前記細孔の前記平均径が0.5μm〜1.0μm、最も好ましくは、前記複数の細孔の前記平均径が0.5μm〜0.85μmである、方法。 - 前記強化構造体が、分子量が1000000〜5000000g/molのUHMWPEから実質的になる、請求項16に記載の方法。
- 前記電解質膜が、ヤング率が少なくとも115MPaとなるように延伸されており、好ましくは、前記電解質膜のヤング率が120〜150MPaである、請求項16または17に記載の方法。
- 前記強化構造体が、少なくとも2方向に延伸されており、好ましくは、前記強化構造体が2方向に延伸されている、請求項16〜18のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06015100 | 2006-07-20 | ||
PCT/EP2007/006373 WO2008009430A1 (en) | 2006-07-20 | 2007-07-18 | Electrolytic membrane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009543949A true JP2009543949A (ja) | 2009-12-10 |
Family
ID=37061679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009519867A Pending JP2009543949A (ja) | 2006-07-20 | 2007-07-18 | 電解膜 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090325005A1 (ja) |
EP (1) | EP2044144A1 (ja) |
JP (1) | JP2009543949A (ja) |
KR (1) | KR20090032131A (ja) |
TW (1) | TW200815512A (ja) |
WO (1) | WO2008009430A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5331122B2 (ja) * | 2008-10-17 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用補強型電解質膜、燃料電池用膜−電極接合体、及びそれを備えた固体高分子形燃料電池 |
WO2016056430A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | 日本ゴア株式会社 | 燃料電池用電解質膜 |
WO2018186386A1 (ja) * | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 旭化成株式会社 | 複合高分子電解質膜 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101860856B1 (ko) * | 2017-07-14 | 2018-07-06 | (주)상아프론테크 | 연료전지 전해질막용 고연신 다공성 지지체 및 이의 제조방법 |
KR101860873B1 (ko) * | 2017-07-20 | 2018-07-06 | (주)상아프론테크 | 연료전지 전해질막 및 이의 제조방법 |
KR20210083195A (ko) * | 2019-12-26 | 2021-07-06 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막-전극 어셈블리, 및 이것의 내구성 측정방법 |
CN115011267A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-06 | 芜湖徽氏新材料科技有限公司 | 一种锂离子电池厚度溶胀胶带及其生产方法 |
WO2024086988A1 (zh) * | 2022-10-24 | 2024-05-02 | 四川大学 | 超薄高强质子交换膜及其制备方法和应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6422932A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Electrolytic thin film |
JP2005005232A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 膜電極接合体およびそれを用いた固体高分子電解質型燃料電池 |
JP2006120510A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Nitto Denko Corp | 電解質膜及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4414090A (en) * | 1981-10-01 | 1983-11-08 | Rai Research Corporation | Separator membranes for redox-type electrochemical cells |
CH691209A5 (de) * | 1993-09-06 | 2001-05-15 | Scherrer Inst Paul | Herstellungsverfahren für einen Polmerelektrolyten und elektrochemische Zelle mit diesem Polymerelektrolyten. |
US6254978B1 (en) * | 1994-11-14 | 2001-07-03 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Ultra-thin integral composite membrane |
NL1006322C2 (nl) * | 1996-11-06 | 1998-05-11 | Dsm Nv | Electrolytisch membraan, werkwijze voor het vervaardigen daarvan en toepassing. |
US6689501B2 (en) * | 2001-05-25 | 2004-02-10 | Ballard Power Systems Inc. | Composite ion exchange membrane for use in a fuel cell |
US7601448B2 (en) * | 2001-07-03 | 2009-10-13 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Polymer electrolyte membrane and fuel cell |
EP1601036A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-11-30 | Du Pont Canada Inc. | Novel sealant material for electrochemical cell components |
-
2007
- 2007-07-18 EP EP07786147A patent/EP2044144A1/en not_active Withdrawn
- 2007-07-18 WO PCT/EP2007/006373 patent/WO2008009430A1/en active Application Filing
- 2007-07-18 JP JP2009519867A patent/JP2009543949A/ja active Pending
- 2007-07-18 KR KR1020097003403A patent/KR20090032131A/ko not_active Application Discontinuation
- 2007-07-18 US US12/374,614 patent/US20090325005A1/en not_active Abandoned
- 2007-07-20 TW TW096126607A patent/TW200815512A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6422932A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Electrolytic thin film |
JP2005005232A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 膜電極接合体およびそれを用いた固体高分子電解質型燃料電池 |
JP2006120510A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Nitto Denko Corp | 電解質膜及びそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5331122B2 (ja) * | 2008-10-17 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用補強型電解質膜、燃料電池用膜−電極接合体、及びそれを備えた固体高分子形燃料電池 |
WO2016056430A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | 日本ゴア株式会社 | 燃料電池用電解質膜 |
JPWO2016056430A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2017-05-18 | 日本ゴア株式会社 | 燃料電池用電解質膜 |
US10109878B2 (en) | 2014-10-10 | 2018-10-23 | W.L. Gore & Associates, Co., Ltd. | Electrolyte film for fuel cell |
WO2018186386A1 (ja) * | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 旭化成株式会社 | 複合高分子電解質膜 |
JPWO2018186386A1 (ja) * | 2017-04-03 | 2019-11-21 | 旭化成株式会社 | 複合高分子電解質膜 |
US11705569B2 (en) | 2017-04-03 | 2023-07-18 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Composite polymer electrolyte membrane |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200815512A (en) | 2008-04-01 |
US20090325005A1 (en) | 2009-12-31 |
KR20090032131A (ko) | 2009-03-31 |
EP2044144A1 (en) | 2009-04-08 |
WO2008009430A1 (en) | 2008-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009543949A (ja) | 電解膜 | |
JP5411543B2 (ja) | 燃料電池用補強型電解質膜、燃料電池用膜−電極接合体、及びそれを備えた固体高分子形燃料電池 | |
KR102112648B1 (ko) | 고분자 전해질막 | |
KR101797274B1 (ko) | 레독스 플로우 이차 전지 및 레독스 플로우 이차 전지용 전해질막 | |
US11380927B2 (en) | Highly reinforced ionomer membranes for high selectivity and high strength | |
JP5124097B2 (ja) | 電解質膜及び固体高分子形燃料電池 | |
KR100897104B1 (ko) | 다층구조를 가진 전해질 강화막의 제조 방법 | |
KR100833056B1 (ko) | 연료전지용 강화-복합 전해질막 | |
Gloukhovski et al. | Understanding methods of preparation and characterization of pore-filling polymer composites for proton exchange membranes: a beginner’s guide | |
KR20130060358A (ko) | 불소계 고분자 전해질 막 | |
US20210387174A1 (en) | Multilayered ion exchange membranes | |
KR101315744B1 (ko) | 고체 고분자 전해질형 연료전지용 다층 강화 복합전해질 막, 그 제조방법, 그 막을 구비한 막-전극 어셈블리 및 연료전지 | |
CN101421876A (zh) | 燃料电池用电解质膜用多孔材料、其制造方法、固体高分子型燃料电池用电解质膜、膜-电极接合体(mea)、和燃料电池 | |
Goo et al. | Polyamide-coated Nafion composite membranes with reduced hydrogen crossover produced via interfacial polymerization | |
JP5189394B2 (ja) | 高分子電解質膜 | |
WO2009107273A1 (ja) | 燃料電池用補強型電解質膜、燃料電池用膜-電極接合体、及びそれを備えた固体高分子形燃料電池 | |
JP7249421B2 (ja) | 電池及び膜電極接合体 | |
JP2007157637A (ja) | 補強型固体高分子電解質膜およびその製造方法 | |
US20140014518A1 (en) | Active components and membranes for electrochemical compression | |
육진옥 et al. | Reinforced polymer electrolyte membrane based on chemically modified porous supports for PEMFC | |
KR20230048090A (ko) | 개선된 전기화학 막 | |
Hussein et al. | Thermal and Mechanical Properties of Fuel Cell Polymeric Membranes: Structure—Property Relationships | |
CN116053545A (zh) | 一种聚四氟乙烯增强的复合质子交换膜及其制备方法和应用 | |
JP2010061947A (ja) | 燃料電池用複合電解質膜及びその製造方法 | |
JP2011113671A (ja) | 高分子電解質膜およびその製造方法ならびにダイレクトメタノール形燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20090915 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090915 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091106 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100716 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120918 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130305 |