JP2013513705A5 - - Google Patents

Description

[0089]さらに、本開示に従ったポリマーの態様は、ＡＡＥＭ以外のＡＦＣの要素を形成するのにも有用であることを、理解すべきである。例えば、本明細書中で全体を参考として援用する米国特許出願公開第２００７／０１２８５００号の段落［００２８］〜［００３９］を参照すると、図２の電極２および４はそれぞれ活性層を包含し、そのような活性層２ａおよび４ａはそれぞれ、水酸化物イオンを伝導する要素を包含することが開示されている。本開示に従ったポリマーの態様のいくつかは、活性部分２ａおよび４ａのこの要素を形成するのに有用であると考えられる。
本願は以下の発明に関する開示を包含する。
（発明１）以下を含むビニル付加ノルボルネン型ポリマー：
式Ａにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第１のタイプの反復単位：

ここにおいて、式Ａに関し、ｍは０〜３であり、Ｒ _９ 、Ｒ _１０ 、Ｒ _１１ およびＲ _１２ の少なくとも１つは、四級化することができることを特徴とする官能基（ＦＧ）であり、他のものは、独立して、水素、Ｃ _１ 〜Ｃ _５ アルキル、アリールまたはアルキル−アリール基である；
ならびに、
式Ｂにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第２のタイプの反復単位：

ここにおいて、式Ｂに関し、ｍは先に定義したとおりであり、Ｒ _１３ 、Ｒ _１４ 、Ｒ _１５ およびＲ _１６ の少なくとも１つは、置換もしくは非置換マレイミド−アルキル側基［ここにおいて、アルキルはＣ _１ 〜Ｃ _６ アルキルである］または他の架橋性基であり、他のものは、独立して、水素、Ｃ _１ 〜Ｃ _１２ アルキル、アルキル−アリールまたはメチルグリコールエーテルである。
（発明２）第１のタイプの反復単位の官能基を四級化してＮ ^＋ （ＣＨ _３ ） _３ ＯＨ ⁻ を含ませる、発明１のビニル付加ノルボルネン型ポリマー。
（発明３）以下を含むＲＯＭＰノルボルネン型ポリマー：
式Ｉにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第１のタイプの反復単位：

ここにおいて、式Ｉに関し、
ｍは０〜３であり、
Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ およびＲ _４ の少なくとも１つは、式ＩＩＩ：

により表される側基であり、
ここにおいて、式ＩＩＩに関し、Ｒ’は、−（ＣＨ _２ ） _ｐ −［式中、ｐは０〜１２である］から選択され；Ａｒは１以上の芳香族環を有する芳香族基であり；Ｒ’’は、−（ＣＨ _２ ） _ｐ −［式中、ｐは０〜１２である］または−（ＣＨ _２ ） _ｓ −Ｏ−（ＣＨ _２ ） _ｔ −［式中、ｓおよびｔは、独立して１〜６である］から選択され、そして、Ｒ’’は、共有結合により第四アンモニウム官能基の窒素につながっており、Ｒ _ａ 、Ｒ _ｂ およびＲ _ｃ はそれぞれ、独立して、メチル、アリールまたはアルキル−アリール基［ここにおいて、アルキルはＣ _１ 〜Ｃ _４ アルキルである］から選択され、そして、ｖは、１または２のいずれかであり、
Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ およびＲ _４ の他のものは、独立して、水素、Ｃ _１ 〜Ｃ _１０ アルキル、アリール、またはアルキル−アリール基である；ならびに、
式ＩＩにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第２のタイプの反復単位：

ここにおいて、式ＩＩに関し、
ｍは先に定義したとおりであり、
Ｒ _５ 、Ｒ _６ 、Ｒ _７ およびＲ _８ の少なくとも１つは、置換もしくは非置換マレイミド−アルキル側基［ここにおいて、アルキルは、Ｃ _１ 〜Ｃ _６ アルキルである］、またはＮＢＣＨ _２ ＯＣＨ _２ ＮＢ、ＮＢＣＨ _２ （ＯＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _２ ＯＣＨ _２ ＮＢ、ＮＢＣＨ _２ （ＯＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _３ ＯＣＨ _２ ＮＢ−、ＮＢ−ＮＢ、ＮＢ−Ｅｔ−ＮＢ、ＮＢ−Ｂｕ−ＮＢ、ＮＢ−Ｈｘ−ＮＢ、ＮＢＣ _６ Ｈ _４ ＮＢおよびＮＢＣＨ _２ Ｃ _６ Ｈ _４ ＣＨ _２ ＮＢから選択され、
Ｒ _５ 、Ｒ _６ 、Ｒ _７ およびＲ _８ の他のものは、独立して、水素、Ｃ _１ 〜Ｃ _１２ アルキル、または末端ハロゲン化アルキル、アルキル−アリール［ここにおいて、アリール部分はハロゲン化されていてもよく、アルキルはＣ _１ 〜Ｃ _１２ である］、またはメチルグリコールエーテル−ＣＨ _２ −（ＯＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _ｑ −ＯＭｅ［式中、ｑは１〜４である］から選択され、
ただし、
シクロペンタジエンおよびシクロオクテンは架橋剤部分ではないという条件が付く。
（発明４）発明２のビニル付加ポリマーを含む、水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜。
（発明５）発明３のＲＯＭＰポリマーを含む、水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜。
（発明６）発明４または５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜を含むアルカリ燃料電池。
（発明７）活性層を有する第１の電極を含み、前記活性層が発明２または発明４のポリマーを含む、アルカリ燃料電池。
（発明８）発明４の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が発明２のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。
（発明９）発明５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が発明２のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。
（発明１０）発明５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が発明３のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。

[0043]本開示のいくつかの態様の観点をさらに例示するために、以下の実施例および理論実施例を提供する。そのような実施例は、そのような態様の範囲を限定するものではなく、例示するために示すに過ぎないことを、理解すべきである。

Claims (10)

1. 以下を含むビニル付加ノルボルネン型ポリマー：
   式Ａにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第１のタイプの反復単位：
   

   

   ここにおいて、式Ａに関し、ｍは０〜３であり、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ_１２の少なくとも１つは、四級化されることを特徴とする官能基（ＦＧ）であり、他のものは、独立して、水素、Ｃ_１〜Ｃ_５アルキル、アリールまたはアルキル−アリール基である；
   ならびに、
   式Ｂにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第２のタイプの反復単位：
   

   

   ここにおいて、式Ｂに関し、ｍは先に定義したとおりであり、Ｒ_１３、Ｒ_１４、Ｒ_１５およびＲ_１６の少なくとも１つは、置換もしくは非置換架橋性基であり、他のものは、独立して、水素、Ｃ _１ 〜Ｃ _１２ アルキル、アルキル−アリールまたはメチルグリコールエーテルである。
2. 第１のタイプの反復単位の官能基を四級化してＮ^＋（ＣＨ_３）_３ＯＨ⁻を含ませる、請求項１のビニル付加ノルボルネン型ポリマー。
3. 以下を含むＲＯＭＰノルボルネン型ポリマー：
   式Ｉにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第１のタイプの反復単位：
   

   

   ここにおいて、式Ｉに関し、ｍは０〜３であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４の少なくとも１つは、式ＩＩＩ：
   

   

   により表される側基であり、
   ここにおいて、式ＩＩＩに関し、Ｒ’は、−（ＣＨ_２）_ｐ−［式中、ｐは０〜１２である］から選択され；Ａｒは１以上の芳香族環を有する芳香族基であり；Ｒ’’は、−（ＣＨ_２）_ｐ−［式中、ｐは０〜１２である］または−（ＣＨ_２）_ｓ−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｔ−［式中、ｓおよびｔは、独立して１〜６である］から選択され、そして、Ｒ’’は、共有結合により第四アンモニウム官能基の窒素につながっており、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂおよびＲ_ｃはそれぞれ、独立して、メチル、アリールまたはアルキル−アリール基［ここにおいて、アルキルはＣ_１〜Ｃ_４アルキルである］から選択され、そして、ｖは、１または２のいずれかであり、
   Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４の他のものは、独立して、水素、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、アリール、またはアルキル−アリール基である；ならびに、
   式ＩＩにより表されるノルボルネン型モノマーから誘導される第２のタイプの反復単位：
   

   

   ここにおいて、式ＩＩに関し、ｍは先に定義したとおりであり、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７およびＲ_８の少なくとも１つは、置換もしくは非置換の−ＣＨ _２ ＯＣＨ _２ ＮＢ、−ＣＨ _２ （ＯＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _２ ＯＣＨ _２ ＮＢ、−ＣＨ _２ （ＯＣＨ _２ ＣＨ _２ ） _３ ＯＣＨ _２ ＮＢ、−ＮＢ、−Ｃ _２ Ｈ _４ −ＮＢ、−Ｃ _４ Ｈ _８ −ＮＢ、−Ｃ _６ Ｈ _１２ −ＮＢ、−Ｃ _６ Ｈ _４ −ＮＢおよび−ＣＨ _２ Ｃ _６ Ｈ _４ ＣＨ _２ ＮＢから選択され、
   Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７およびＲ_８の他のものは、独立して、水素、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルキル、または末端ハロゲン化アルキル、アルキル−アリール［ここにおいて、アリール部分はハロゲン化されていてもよく、アルキルはＣ_１〜Ｃ_１２である］、またはメチルグリコールエーテル−ＣＨ_２−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｑ−ＯＭｅ［式中、ｑは１〜４である］から選択され、
   ただし、シクロペンタジエンおよびシクロオクテンは架橋剤部分ではないという条件が付く。
4. 請求項２のビニル付加ポリマーを含む、水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜。
5. 請求項３のＲＯＭＰポリマーを含む、水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜。
6. 請求項４または５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜を含むアルカリ燃料電池。
7. 活性層を有する第１の電極を含み、前記活性層が請求項２または請求項４のポリマーを含む、アルカリ燃料電池。
8. 請求項４の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が請求項２のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。
9. 請求項５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が請求項２のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。
10. 請求項５の水酸化物伝導性アニオン性アルカリ交換膜と、活性層を有する第１の電極とを含むアルカリ燃料電池であって、前記活性層が請求項３のビニル付加ポリマーを含む、前記アルカリ燃料電池。