JP2010526911A - ルイス酸/ブレンステッド酸複合体を利用した新規な電解質 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、2007年5月8日出願の米国特許出願公開第11/745,782号に基づく優先権を主張し、その内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
アノード:2H2→4H++4e−
カソード:O2+4H++4e−→2H2O
全体:2H2+O2→2H2O+e−
Claims (37)
- プロトン供与性ポリマーとルイス酸と
を含む、プロトン伝導性ポリマー。 - 前記プロトン供与性ポリマーが前記ルイス酸でドープされている、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が、希土類トリフレート、ランタノイドトリフレート、ランタノイド、クロリド、ランタノイドテトラオキソクロリド、およびテトラオキソクロリドよりなる群から選択される1種以上を含む、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が、Sc(OTf)3、Y(OTf)3、La(OTf)3、Sc(ClO4)3、Pb(ClO4)3、およびFe(OSO2CF3)2、Ce(OTf)3、Pr(OTf)3、ScCl3、YCl3、YbCl3、Ce(ClO4)3、Y(ClO4)3、La(ClO4)3、Cu(ClO4)3、Zr(ClO4)3、Cd(ClO4)2、Fe(ClO4)2、およびFeCl2よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が0.1〜3.0の範囲内である、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が0.2〜1.2の範囲内である、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が湿潤環境中で安定である、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン伝導性ポリマーが、25%未満の相対湿度、40℃〜80℃の範囲内の温度で、0.015S/cm超の陽イオン伝導率を呈する、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン酸基を含む、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン供与性ポリマーが、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリフェニレン、スルホン化トリフルオロスチレン、スルホン化ポリホスファゼン、スルホン化フルオロポリマー、スルホン化ペルフルオロポリマー、ポリフェニルスルフィド、1つ以上のフッ素化スルホンアミド基を含有するポリマー、双イオン性アイオネン、アイオノマー、スルホン化ポリアミド、スルホン化ポリアゾール、スルホン化シリコーン、リン酸でドープされたポリベンゾイミダゾール、ナフィオン、およびそれらの任意の誘導体よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン化ポリスルホンを含む、請求項1に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- アノードと、
カソードと、
プロトン供与性ポリマーとルイス酸とを含む陽イオン交換膜と、
を含む、燃料電池。 - 前記プロトン供与性ポリマーが前記ルイス酸でドープされている、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記ルイス酸が、希土類トリフレート、ランタノイドトリフレート、ランタノイド、クロリド、ランタノイドテトラオキソクロリド、およびテトラオキソクロリドよりなる群から選択される1種以上を含む、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記ルイス酸が、Sc(OTf)3、Y(OTf)3、La(OTf)3、Sc(ClO4)3、Pb(ClO4)3、およびFe(OSO2CF3)2、Ce(OTf)3、Pr(OTf)3、ScCl3、YCl3、YbCl3、Ce(ClO4)3、Y(ClO4)3、La(ClO4)3、Cu(ClO4)3、Zr(ClO4)3、Cd(ClO4)2、Fe(ClO4)2、およびFeCl2よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が0.5〜3.0の範囲内である、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が1.5〜2.5の範囲内である、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記ルイス酸が湿潤環境中で安定である、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン伝導性ポリマーが、25%未満の相対湿度、40℃〜80℃の範囲内の温度で、0.015S/cm超の陽イオン伝導率を呈する、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン酸基を含む、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン供与性ポリマーが、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリフェニレン、スルホン化トリフルオロスチレン、スルホン化ポリホスファゼン、スルホン化フルオロポリマー、スルホン化ペルフルオロポリマー、ポリフェニルスルフィド、1つ以上のフッ素化スルホンアミド基を含有するポリマー、双イオン性アイオネン、アイオノマー、スルホン化ポリアミド、スルホン化ポリアゾール、スルホン化シリコーン、リン酸でドープされたポリベンゾイミダゾール、ナフィオン、およびそれらの任意の誘導体よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項12に記載の燃料電池。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン化ポリスルホンを含む、請求項12に記載の燃料電池。
- ルイス酸を含むプロトン伝導性ポリマーであって、25%未満の相対湿度、40℃〜80℃の範囲内の温度で、0.015S/cm超のカチオン伝導率を有する、上記プロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が、希土類トリフレート、ランタノイドトリフレート、ランタノイド、クロリド、ランタノイドテトラオキソクロリド、およびテトラオキソクロリドよりなる群から選択される1種以上を含む、請求項23に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が、Sc(OTf)3、Y(OTf)3、La(OTf)3、Sc(ClO4)3、Pb(ClO4)3、およびFe(OSO2CF3)2、Ce(OTf)3、Pr(OTf)3、ScCl3、YCl3、YbCl3、Ce(ClO4)3、Y(ClO4)3、La(ClO4)3、Cu(ClO4)3、Zr(ClO4)3、Cd(ClO4)2、Fe(ClO4)2、およびFeCl2よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項23に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- 前記ルイス酸が湿潤環境中で安定である、請求項23に記載のプロトン伝導性ポリマー。
- プロトン供与性ポリマーとルイス酸とを含む、電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーが前記ルイス酸でドープされている、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記ルイス酸が希土類トリフレートを含む、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記ルイス酸が、Sc(OTf)3、Y(OTf)3、La(OTf)3、Sc(ClO4)3、Pb(ClO4)3、およびFe(OSO2CF3)2よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が0.1〜3.0の範囲内である、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーのプロトン供与性酸基と前記ルイス酸とのモル比が0.2〜1.2の範囲内である、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記ルイス酸が湿潤環境中で安定である、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン伝導性ポリマーが、25%未満の相対湿度、40℃〜80℃の範囲内の温度で、0.015S/cm超の陽イオン伝導率を呈する、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン酸基を含む、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーが、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリフェニレン、スルホン化トリフルオロスチレン、スルホン化ポリホスファゼン、スルホン化ペルフルオロポリマー、スルホン化フルオロポリマー、ポリフェニルスルフィド、1つ以上のフッ素化スルホンアミド基を含有するポリマー、双イオン性アイオネン、アイオノマー、スルホン化ポリアミド、スルホン化ポリアゾール、スルホン化シリコーン、リン酸でドープされたポリベンゾイミダゾール、ナフィオン、およびそれらの任意の誘導体よりなる群に属する1種以上から選択される、請求項27に記載の電解質膜。
- 前記プロトン供与性ポリマーがスルホン化ポリスルホンを含む、請求項27に記載の電解質膜。
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