JP2018100191A - イオン伝導体 - Google Patents

Abstract

【課題】高いイオン電導性を示すイオン伝導体を提供する。【解決手段】イオン伝導体は、［Ｍ１２＋１−ｘＭ２３＋ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋（Ａｎ−）ｘ／ｎ・ｍＨ２Ｏ（式中、Ｍ１２＋は二価の金属イオン、Ｍ２３＋は三価の金属イオン、Ａｎ−は陰イオン）の組成式で表される層状複水酸化物であって、Ｘ線回折装置で測定した面指数（００３）の回折ピークの半値全幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を用いて算出した結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さい層状複水酸化物を含む。【選択図】図１

Description

本開示はイオン伝導体に関する。

層状複水酸化物（ＬＤＨ：Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）は、インターカレーションを示す物質として知られている。この層状複水酸化物が水酸化物イオン（ＯＨ⁻）伝導性を示すことが報告され、イオン伝導体としての研究がなされ始めている。非特許文献１は、［Ｍｇ_{（１−ｘ）}Ａｌ_ｘ（ＯＨ）_２］（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｎＨ_２Ｏと、［Ｍｇ_{（１−ｘ）}Ａｌ_ｘ（ＯＨ）_２］（ＯＨ）_ｘ・ｎＨ_２Ｏの組成式で表されるＬＤＨの２５℃から２００℃でのイオン伝導度を報告している。非特許文献１によれば、ＬＤＨのイオン伝導度は最大で２００℃において３２ｍＳ／ｃｍである。

非特許文献２は、１２０ｍ^２ｇ^−１〜１５０ｍ^２ｇ^−１の表面積を有し、（１．３±０．２）×１０^−３Ｓｃｍ^−１のイオン伝導度を有する層状複水酸化物を開示している。

Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ １８１, ８８３ （２０１０） Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ２５, ５０ （２０１２）

層状複水酸化物のイオン伝導性を用いて、燃料電池、水素生成などを実現するためには、より高いイオン伝導率が求められる。本開示は、高いイオン電導性を示すイオン伝導体を提供する。

本開示のイオン伝導体は、［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ（式中、Ｍ_１ ^２＋は二価の金属イオン、Ｍ_２ ^３＋は三価の金属イオン、Ａ^ｎ−は陰イオン）の組成式で表される層状複水酸化物であって、Ｘ線回折装置で測定した面指数（００３）の回折ピークの半値全幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を用いて算出した結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さい層状複水酸化物を含む。

本開示のイオン伝導体およびイオン伝導膜によれば、高いイオン電導度を有し、イオン伝導性に優れる。

図１は、層状複水酸化物の結晶構造を示す模式図である。 図２は、層状複水酸化物の結晶を示す模式図である。 図３は、イオン伝導膜の実施形態を示す模式図である。 図４は、本開示の層状複水酸化物の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施例１の層状複水酸化物のＸ線回折プロファイルの例を示す図である。 図６は、実施例１〜３および比較例１〜３による８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度と結晶子サイズＤ（００３）との相関を示すグラフである。

（本開示の一態様を得るに至った経緯）
本発明者らの詳細な検討によれば、非特許文献１および非特許文献２に開示された層状複水酸化物のイオン電導度は、燃料電池のイオン伝導体などの用途として実用的値である１００ｍＳ／ｃｍ程度よりも小さいことが分かった。また、非特許文献１および非特許文献２は、イオン電導度の向上という観点で層状複水酸化物の構造を検討しておらず、イオン伝導度の向上に寄与する要因について十分に検討していない。具体的には、非特許文献１および非特許文献２は、層状複水酸化物の結晶子サイズＤ（００３）とイオン伝導度との関係、特に結晶子サイズＤ（００３）が１１０Å（１１ｎｍ）より小さい範囲における関係を検討していない。

本願発明者らは、層状複水酸化物の粒子サイズとイオン伝導度との関係を詳細に研究し、結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さいときに、顕著にイオン伝導度を向上させることができるという知見を得た。この知見は非特許文献１および非特許文献２等、従来明らかにされていなかった。本開示のイオン伝導体の概要は以下の通りである。

本開示の第１の態様に係るイオン伝導体は、［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ（式中、Ｍ_１ ^２＋は二価の金属イオン、Ｍ_２ ^３＋は三価の金属イオン、Ａ^ｎ−は陰イオン）の組成式で表される層状複水酸化物であって、Ｘ線回折装置で測定した面指数（００３）の回折ピークの半値全幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を用いて算出した結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さい。

上記構成によれば、高い伝導度を有するイオン伝導体を提供できる。

本開示の第２の態様に係るイオン伝導体は、前記Ｍ_１ ^２＋とＭ_２ ^３＋はそれぞれＭｇとＡｌであることが好ましい。

上記構成によれば、ＭｇとＡｌは豊富な元素であり低コストのイオン伝導体を提供できる。また、ＭｇとＡｌで構成された層状複水酸化物は絶縁体である為、良好な電解質膜として利用できる。

本開示の第３の態様に係るイオン伝導体は、前記Ａ^ｎ−は少なくともＣＯ_３ ^２−を含むことが好ましい。

上記構成によれば、ＣＯ_３ ^２−を含むＬＤＨは他の層間アニオンを有するＬＤＨより安定なため、イオン交換してイオン伝導度が変化することを防止でき、イオン伝導度の経時変化が小さいイオン伝導体を提供できる。

本開示の第４の態様に係るイオン伝導体は、前記ｘは、０＜ｘ＜０．５であってもよい。

上記構成によれば、基本構造となるＭｇ（ＯＨ）_２構造のＭｇサイトを置換するＡｌが半分以下の量となるため、結晶構造が崩れて不純物相が形成されることを防止でき、歩留まりを高くすることができる。

本開示の第５の態様に係るイオン伝導体は、前記イオン伝導体がポリマー中に分散される、もしくはポリマー等のバインダで結着された、膜形状となっていてもよい。

上記構成によれば、ポリマーが前記イオン伝導体の粒子間の空隙を埋めることで、前記イオン伝導体にガスタイト性と柔軟性を付与できる。

本開示のイオン伝導体の実施形態を説明する。本開示のイオン伝導体は［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏの組成式（以下組成式（１）ともいう）で表される層状複水酸化物を含む。組成式中、Ｍ_１ ^２＋は二価の金属イオン、Ｍ_２ ^３＋は三価の金属イオン、Ａ^ｎ−は陰イオンである。ｘは０＜ｘ＜１を満たしており、好ましくは、０＜ｘ＜０．５を満たしている。また、ｎは陰イオンの価数であり、０＜ｎ≦４を満たす整数である。ｍは水和数であり、イオン伝導体が保持される周囲の温度、湿度等に依存する。Ｍ_１ ^２＋は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｍ_２ ^３＋は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｇａからなる群から選ばれる少なくとも１種である。

Ａ^ｎ−は、無機イオンまたは有機イオンである。無機イオンとしては、ＣＯ_３ ^２−、ＮＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、Ｂｒ⁻、ＯＨ⁻、Ｆ⁻、Ｉ⁻、Ｓｉ_２Ｏ_５ ^２−、Ｂ_４Ｏ_５（ＯＨ）_４ ^２−、ＰＯ_４ ^３−、などを挙げることができる。また、有機イオンとしては、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_ｎＳＯ_４ ⁻、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_ｎＣＯＯ⁻、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_ｎＰＯ_４ ⁻、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_ｎＮＯ_３ ⁻などを挙げることができる。後述するように、Ａ^ｎ−は、水分子とともに金属水酸化物の層の間に挿入される陰イオンであるため、電荷およびイオンの大きさの点で自由度が大きい。このため、上述した無機イオンおよび有機イオン以外の有機および無機イオンであっても金属水酸化物の層の間に挿入が可能である。つまり、Ａ^ｎ−は、上記無機イオンおよび有機イオンに限られず、他の無機イオンおよび有機イオンであってもよい。Ｍ_１ ^２＋、Ｍ_２ ^３＋およびＡ^ｎ−はそれぞれ１種の元素であってもよいし、２種以上の元素であってもよい。

Ａ^ｎ−は、上記イオンから任意に選択し得るが、組成式（１）で表される層状複水酸化物を空気中で保持した場合、ＣＯ_３ ^２−以外のアニオンは、空気中の二酸化炭素に由来するＣＯ_３ ^２−イオンに置換される。

図１は、［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏの組成式で表される層状複水酸化物の結晶構造を模式的に示している。図１に示すように、Ｍ_１ ^２＋およびＭ_２ ^３＋を中心とする８面体の各頂点にＯＨ⁻イオンが位置しており、金属水酸化物（［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋）は、水酸化物８面体が稜を共有して２次元に連なった層状（シート状）構造を有している。この金属水酸化物の層の間にはアニオンおよび水分子が位置している。金属水酸化物の層はホスト層として機能し、アニオンおよび水分子がゲスト層として挿入されている。つまり、全体として層状複水酸化物は、金属水酸化物のホスト層とアニオンおよび水分子のゲスト層とが交互に積層された構造を有している。

組成式（１）で示される層状複水酸化物は、１または複数の微小な単結晶の領域を含む１次粒子が集合し、２次粒子を構成した構造を備える。図２は１次粒子の形状を模式的に示している。図２に示すように、組成式（１）で示される層状複水酸化物の１次粒子は板形状を有している。１次粒子の単結晶とみなせる領域を結晶子という。組成式（１）で示される層状複水酸化物において、Ｘ線回折装置で測定した面指数（００３）の回折ピークの半値全幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を用いて算出した結晶子サイズＤ（００３）は１０５Åより小さい。結晶子サイズＤ（００３）の下限は、１０Å程度である。面指数（００３）は、ホスト層およびゲスト層の積層構造における積層方向の単結晶とみなせる間隔を意味している。好ましくは、結晶子サイズＤ（００３）は、２０Å以上であり、１０３.７８Å以下である。さらに好ましくは、結晶子サイズＤ（００３）は、５０Å以上１０３．７８Å以下である。結晶子サイズＤ（００３）の測定方法は後述する。

本開示の層状複水酸化物の結晶子サイズＤ（００３）は、例えば非特許文献２に開示された結晶子サイズよりも小さい。結晶子サイズが小さいことによって、層状複水酸化物中、アニオンの吸着が不安定な表面が増大していると考えられる。アニオンの吸着が不安定なため、層状複水酸化物のイオン伝導抵抗が小さくなり、イオン伝導度が大きくなると考えられる。一方、アニオンの吸着が不安定なほど、層状複水酸化物の１次粒子において正の帯電が強くなり、粒子同士が反発するために凝集が抑制され、層状複水酸化物における積層数が少なく、積層方向の厚さが小さくなる。つまり、層状複水酸化物の厚さが小さいほど高いイオン伝導度を示すと考えられる。

以下の実施例において説明するように、組成式（１）で示される層状複水酸化物は、結晶子サイズＤ（００３）が、１０５Å以下であることにより、８０ｍＳ／ｃｍ以上のイオン電導度を有する。特に、結晶子サイズＤ（００３）が、１０３．７８Å以下であることにより、組成式（１）で示される層状複水酸化物は、８１．４１ｍＳ／ｃｍ以上のイオン電導度を有する。

なお、非特許文献２は、［Ｍｇ_{（１−ｘ）}Ａｌ_ｘ（ＯＨ）_２］（ＣＯ_３）_ｘ／２・ｎＨ_２Ｏの、Ｄ（１１０）による結晶子のサイズおよび表面積とイオン伝導度との関係を示している。非特許文献２によれば、面指数Ｄ（１１０）はホスト層の２次元に延びる面内の方向を示し、面指数Ｄ（１１０）が小さいほど、表面積は大きくなる。非特許文献２は、表面積が大きいほどイオン伝導度が大きくなると報告している。しかし、非特許文献２に報告されている層状複水酸化物のイオン伝導度は最大で１．５ｍＳ／ｃｍであり、本開示のイオン伝導体が有するイオン伝導度よりもはるかに小さい。また、結晶子サイズＤ（００３）は、上述したように、層状複水酸化物における層状構造のホスト層間の間隔、あるいは、積層方向の結晶の大きさを示し、結晶子サイズＤ（００３）が小さいほど層状複水酸化物の表面積が大きいとは言えない。

本開示のイオン伝導体は、組成式（１）で示される層状複水酸化物を主成分とし、不可避的に残留する、層状複水酸化物の合成時に用いる出発原料、中間生物、副反応生成物等を含んでいてもよい。この場合、不可避的に残留する物質の質量は、イオン伝導体全体の質量の５％以下であることが好ましい。この場合、添加物の質量は、イオン伝導体全体の質量の３０％以下であることが好ましい。

本開示のイオン伝導体は、燃料電池、水分解装置、水素生成装置、センサー、イオン交換材料などに好適に用いることができる。この場合、本開示のイオン伝導体は、イオン伝導膜として燃料電池等に用いてもよい。図３は、イオン伝導膜の構造の一例を模式的に示す。本開示のイオン伝導膜１００は、イオン伝導体１と、基材２とを含む。基材２は、例えば、ポリエチレン、ＰＴＦＥなどの高分子化合物が挙げられる。

イオン伝導膜１００において、イオン伝導体１は基材２に分散している。イオン伝導体１の含有量の上限に特に制限はないが、イオン伝導体１の含有量が多くなりすぎると、イオン伝導性高分子化合物の添加量が少なくなり、用途によっては、膜としての機械的強度等が十分ではない場合が生じ得る。

イオン伝導膜１００によれば、イオン伝導体１の２次粒子の空隙がイオン伝導性高分子化合物で充填されるため、高いガスバリア性を有し、また、柔軟性を備える。燃料電池等、種々の用途において、実用性に優れたイオン伝導性を有する膜として用いることができる。イオン伝導膜１００は、イオン交換膜、イオン吸着膜などとしても利用することができる。

本開示のイオン伝導体に含まれる組成式（１）で示される層状複水酸化物は、結晶子サイズＤ（００３）が１０５Å以下となる、任意の合成方法によって、合成することができる。つまり、従来よりも、結晶子サイズＤ（００３）が小さくなる条件を用いて本開示のイオン伝導体に適した組成式（１）で示される層状複水酸化物を得ることができる。

例えば、まず、組成式（１）の比率でＭ_１ ^２＋を含む金属塩または金属酸化物と、Ｍ_２ ^３＋含む金属塩または金属酸化物とを水に溶解させる。Ｍ_１ ^２＋およびＭ_２ ^３＋を含む水溶液を攪拌させながらアルカリ溶液に加えｐＨを急激に変化させる。その後、さらにアルカリ溶液を滴下するなどによってｐＨを上昇させ、例えばｐＨ＝１０程度を維持しながら攪拌を続ける。これにより、結晶子が粒成長するのを抑制しながら組成式（１）で示される層状複水酸化物を水溶液から析出させることができる。Ｍ_１ ^２＋およびＭ_２ ^３＋含む水溶液の濃度および温度を変化させることによって、生成する層状複水酸化物の結晶子サイズＤ（００３）を調整することが可能である。

析出した層状複水酸化物を分離し、洗浄後、乾燥させることにより、本開示のイオン伝導体に含まれる組成式（１）で示される層状複水酸化物を得ることができる。

本開示のイオン伝導体は、結晶子サイズＤ（００３）が１０５Å以下であることにより、従来よりも高いイオン伝導度を有する。このため、燃料電池、水素生成装置などのイオン伝導体として好適に用いることが可能である。

（実施例）
以下、実施例により本開示を具体的に説明する。

（実施例１）
［層状複水酸化物の合成方法］
図４を参照しながらＬＤＨの合成方法の概略を説明する。ＮａＯＨ水溶液を激しく攪拌しながら、金属混合水溶液を素早く添加する急速混合法により層状複水酸化物を合成した。Ｍ_１ ^２＋およびＭ_２ ^３＋含む化合物として、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２ＯおよびＡｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏを用意し、組成式（１）において、ｘ＝０．２５の組成の層状複水酸化物が得られるように、［Ｍｇ／Ａｌ］の仕込みモル比が３．０となる割合で２つの化合物を秤量し、脱イオン水に溶解させた。ＭｇおよびＡｌを合わせた金属イオンの濃度が０．１Ｍとなるように脱イオン水を秤量した。

テフロン（登録商標）ビーカーに０．２５Ｍ ＮａＯＨ水溶液２４０ｍｌを入れ、室温にてスターラーで１５００ｒｐｍの回転数で激しく攪拌し、そこに０．１Ｍ 金属混合溶液４８０ｍｌを急速に、具体的には投入開始から終了までの時間が５秒以内になるように添加した。金属混合溶液の添加後、２Ｍ ＮａＯＨ水溶液を、スポイトを用いて滴下し、溶液のｐＨが１０となるように調製しながら、３０分間攪拌を行った。攪拌に伴い、微小な結晶が析出した。得られた懸濁液は遠心分離により固液分離し、回収物を脱イオン水で洗浄した。その後、回収物を脱イオン水に再分散させ、懸濁液をオートクレーブ容器に移し、水熱処理（１５０℃、４ｈ）を行った。水熱処理後、懸濁液を蒸発乾燥させ、層状複水酸化物の粉末を得た。

[元素分析]
ＩＣＰ分析法によって、得られた層状複水酸化物の元素分析を行った。決定した組成式は、［Ｍｇ_０．７５Ａｌ_０．２５（ＯＨ）_２］（ＣＯ_３）_{０．１２５}・ｎＨ_２Ｏであった。

［結晶子サイズＤ（００３）の測定方法］
Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ製 Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＰＤ）を用い、管電圧４５ｋＶ、管電流４０ｍＡでＣｕ−Ｋα線を発生させ集中法により測定した。ステップ幅は０．０１°、計数時間は０．５秒である。合成されたＬＤＨ粉末のＸ線回折の（００３）ピークから式（２）に示すシェラー法により結晶子サイズＤ（００３）を求めた。
Ｄ＝Ｋλ／βｃｏｓθ （２）

ここで、Ｋはシェラーの定数（本検討では便宜的に０．９４を用いた）、λはＣｕＫα線の波長（１．５４Å）、βは（Ｂ−ｂ）で表され、Ｂはサンプルの反射の半値全幅、ｂは標準試料の反射の半値全幅であり、単位はラジアン（ｒａｄ）である。

図５は、合成した層状複水酸化物粉末を２θ―θスキャンしたＸ線回折プロファイルである。２θ＝１１．２１°に検出されたピークは層状複水酸化物粉末の面指数（００３）に帰属される。この（００３）面のピークの半値全幅を求め、上記シェラー法より結晶子サイズＤ（００３）を得た。

［イオン伝導度の測定方法］
合成されたＬＤＨ粉末を一軸プレスで押し固めてペレットへ形成して評価に用いた。層状複水酸化物のペレットの表裏面にＲＦマグネトロンスパッタでＡｕ電極を形成した。ペレットを恒温恒湿槽（Ｅｓｐｅｃ製 ＳＨ−２４１）内に設置し、８０℃および９５％ＲＨの雰囲気でイオン伝導抵抗が安定するまで保持した後、インピーダンスアナライザ（Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ製 ＳＩ１２６０）を用いて評価を行った。イオン伝導抵抗はＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅ ｐｌｏｔより実測した半円を抵抗Ｒ_ｐとＣＰＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｅｌｅｍｅｔ）の並列回路に、抵抗Ｒ_ｓを直列接続した等価回路でフィッティングして求めた。イオン伝導度σは式（３）に示す数式より求めた。
σ＝ｄ／（Ｒ_ｐ・Ｓ）（３）

ここで、ｄはペレットの厚さ（ｃｍ）、Ｒ_ｐはＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅ ｐｌｏｔより求められるイオン伝導抵抗（Ω）、ＳはＡｕ電極の面積（ｃｍ^２）である。

表１に結晶子サイズＤ（００３）およびイオン伝導度を示す。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は７０．８２Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は８７．６９ｍＳ／ｃｍであった。

（実施例２）
金属混合溶液の濃度を２倍にした０．２Ｍ 金属混合溶液２４０ｍｌを用いた。その他は実施例１と同条件にて層状複水酸化物を合成した。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は９５．３６Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は７８．３３ｍＳ／ｃｍであった。

（実施例３）
金属混合溶液を添加するＮａＯＨ水溶液の温度を室温から５℃に冷却し、その他は実施例１と同条件にてＬＤＨを合成した。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は１０３．７８Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は８１．４１ｍＳ／ｃｍであった。

（比較例１）
金属混合溶液をＮａＯＨ水溶液へ添加した後、２Ｍ ＮａＯＨ水溶液を、スポイトを用いて滴下し、ｐＨ１２となるように調製しながら、３０分間攪拌を行った。その他は実施例１と同条件にてＬＤＨを合成した。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は１３１．６７Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は３４．５９ｍＳ／ｃｍであった。

（比較例２）
水熱処理（１５０℃）を５０ｈ行い、その他は実施例１と同条件にてＬＤＨを合成した。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は１１９．１０Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は３１．２５ｍＳ／ｃｍであった。

（比較例３）
水熱処理（１５０℃）を１００ｈ行い、その他は実施例１と同条件にてＬＤＨを合成した。表１に示すように、結晶子サイズＤ（００３）は１７８．６７Å、８０℃９５％ＲＨでのイオン伝導度は２１．７６ｍＳ／ｃｍであった。

図６は、イオン伝導度と結晶子サイズＤ（００３）との相関を示す。結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さい実施例１〜３に係るイオン伝導体は、結晶子サイズＤ（００３）が１０５Å以上の比較例１〜３に係るイオン伝導体より、イオン伝導度が２倍以上高い。

本開示のイオン伝導体およびイオン伝導膜は、燃料電池、水電解装置などの水素エネルギーに関連するデバイスに好適に用いられる。

１ イオン伝導体
２ 基材
１００ イオン伝導膜

Claims (9)

1. ［Ｍ_１ ^２＋ _１−ｘＭ_２ ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２］^ｘ＋（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ（式中、Ｍ_１ ^２＋は二価の金属イオン、Ｍ_２ ^３＋は三価の金属イオン、Ａ^ｎ−は陰イオン）の組成式で表される層状複水酸化物であって、Ｘ線回折装置で測定した面指数（００３）の回折ピークの半値全幅からシェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を用いて算出した結晶子サイズＤ（００３）が１０５Åより小さい層状複水酸化物を含む、イオン伝導体。
2. 前記結晶子サイズＤ（００３）が１０Å上である、請求項１に記載のイオン伝導体。
3. 前記結晶子サイズＤ（００３）が１０３．７８Å以下である、請求項２に記載のイオン伝導体。
4. 前記結晶子サイズＤ（００３）が７０Åより大きい、請求項３に記載のイオン伝導体。
5. 前記結晶子サイズＤ（００３）が７０．８２Å以上である、請求項４に記載のイオン伝導体。
6. 前記Ｍ_１はＭｇであり、前記Ｍ_２はＡｌである、請求項１から４のいずれか１項に記載のイオン伝導体。
7. 前記Ａ^ｎ−は少なくともＣＯ_３ ^２−を含む請求項１から６のいずれか１項に記載のイオン伝導体。
8. 前記ｘは、０＜ｘ＜０．５である、請求項１から７のいずれか１項に記載のイオン伝導体。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のイオン伝導体と、
   高分子化合物と、
   を備えたイオン伝導膜。

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