JP2018135450A - Anion exchange resin, electrolyte layer, binder for forming electrode catalyst layer, battery electrode catalyst layer and fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は陰イオン交換樹脂、電解質膜、電極触媒層形成用バインダー、電池電極触媒層および燃料電池に関する。 The present invention relates to an anion exchange resin, an electrolyte membrane, a binder for forming an electrode catalyst layer, a battery electrode catalyst layer, and a fuel cell.
2価の飽和炭化水素基を介して互いに結合する複数の芳香環からなる2価の疎水性基と、単数の芳香環からなる、または、炭素−炭素結合を介して互いに結合する複数の芳香環からなる2価の結合性基と、2価の飽和炭化水素基を介して互いに結合する複数の芳香環を有し、飽和炭化水素基に陰イオン交換基を有する芳香環が炭素−炭素結合を介して結合されている2価の親水性基とからなり、疎水性基および結合性基がエーテル結合を介して繰り返される疎水ユニットと、親水性基およびx結合性基がエーテル結合を介して繰り返される親水ユニットとを有し、疎水ユニットと親水ユニットとがエーテル結合を介して結合されている陰イオン交換樹脂が知られている(特許文献1)。 A divalent hydrophobic group consisting of a plurality of aromatic rings bonded to each other via a divalent saturated hydrocarbon group and a plurality of aromatic rings consisting of a single aromatic ring or bonded to each other via a carbon-carbon bond The aromatic ring having an anion exchange group on the saturated hydrocarbon group has a carbon-carbon bond. A hydrophobic unit in which a hydrophobic group and a binding group are repeated via an ether bond, and a hydrophilic group and an x-bonding group are repeated via an ether bond. An anion exchange resin having a hydrophilic unit and a hydrophobic unit and a hydrophilic unit bonded through an ether bond is known (Patent Document 1).
単数の芳香環からなる、または、2価の炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価の窒素含有基、2価のリン含有基、2価の酸素含有基、2価の硫黄含有基、もしくは炭素−炭素結合を介して互いに結合する複数の芳香環からなる2価の疎水性基と、単数の芳香環からなる、または、2価の炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価の窒素含有基、2価のリン含有基、2価の酸素含有基、2価の硫黄含有基、もしくは炭素−炭素結合を介して互いに結合する複数の芳香環からなり、芳香環のうち少なくとも1つが陰イオン交換基を有する2価の親水性基と、2価のフッ素含有基とからなり、疎水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、または炭素−炭素結合を介して繰り返される疎水ユニットと、親水性基が、炭素−炭素結合を介して繰り返される親水ユニットとを有し、疎水ユニットと親水ユニットとが、エーテル結合、チオエーテル結合、または炭素−炭素結合を介して結合しており、かつ、2価のフッ素含有基が、疎水ユニットの主鎖中に、エーテル結合、チオエーテル結合、炭素−ケイ素結合、または炭素−炭素結合を介して結合している、あるいは親水ユニットの主鎖中に、炭素−炭素結合を介して結合している陰イオン交換樹脂も知られている(特許文献2)。 A single aromatic ring or a divalent hydrocarbon group, a divalent silicon-containing group, a divalent nitrogen-containing group, a divalent phosphorus-containing group, a divalent oxygen-containing group, a divalent sulfur-containing group Or a divalent hydrophobic group composed of a plurality of aromatic rings bonded to each other via a carbon-carbon bond and a single aromatic ring, or a divalent hydrocarbon group, a divalent silicon-containing group, 2 A valent nitrogen-containing group, a divalent phosphorus-containing group, a divalent oxygen-containing group, a divalent sulfur-containing group, or a plurality of aromatic rings bonded to each other via a carbon-carbon bond, at least of the aromatic rings A hydrophobic unit, one of which consists of a divalent hydrophilic group having an anion exchange group and a divalent fluorine-containing group, wherein the hydrophobic group is repeated via an ether bond, a thioether bond, or a carbon-carbon bond; , Hydrophilic groups repeat through carbon-carbon bonds The hydrophobic unit and the hydrophilic unit are bonded via an ether bond, a thioether bond, or a carbon-carbon bond, and the divalent fluorine-containing group is a main chain of the hydrophobic unit. Anion exchange bonded through an ether bond, thioether bond, carbon-silicon bond, or carbon-carbon bond, or bonded through a carbon-carbon bond in the main chain of the hydrophilic unit. Resins are also known (Patent Document 2).
しかし、特許文献1に記載された陰イオン交換樹脂には、化学的安定性(耐久性、特に耐アルカリ性)が十分ではないという課題が存在した。特許文献1に記載された陰イオン交換樹脂に含まれる、陰イオン交換基周辺のエーテル結合を炭素−炭素結合に変更すれば、化学的安定性は改善されるが、エーテル結合の長所である機械的特性(特に柔軟性)が低下してしまう。特許文献1に記載された陰イオン交換樹脂に含まれる芳香環(特に疎水ユニットを構成する芳香環)を特許文献2に示されるパーフルオロアルキル基に変更すれば、化学的安定性を有したまま柔軟性は改善されるが、芳香環の長所である耐熱性の低下が懸念される。
However, the anion exchange resin described in
そこで、本発明は、化学的安定性、柔軟性および耐熱性に優れる電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層を製造できる陰イオン交換樹脂、その陰イオン交換樹脂から形成される電解質膜および電極触媒層形成用バインダー、その電極触媒層形成用バインダーから形成される電池電極触媒層、ならびにその電解質膜または電池電極触媒層を備える燃料電池を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an electrolyte membrane excellent in chemical stability, flexibility and heat resistance, an electrode catalyst layer-forming binder, an anion exchange resin capable of producing a battery electrode catalyst layer, and an electrolyte formed from the anion exchange resin An object of the present invention is to provide a membrane and electrode catalyst layer-forming binder, a battery electrode catalyst layer formed from the electrode catalyst layer-forming binder, and a fuel cell comprising the electrolyte membrane or battery electrode catalyst layer.
前記課題を解決するために、本発明の陰イオン交換樹脂は、
下記式(1)で表される疎水性基からなる、または下記式(1)で表される疎水性基の繰り返しからなる2価の疎水ユニットと、
下記式(2a)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているo−、m−もしくはp−フェニレン基、および/または下記式(2b)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニル残基からなる親水性基、または、その親水性基の繰り返しからなる2価の親水ユニットと
を有し、
前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、直接結合を介して結合していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the anion exchange resin of the present invention is
A divalent hydrophobic unit consisting of a hydrophobic group represented by the following formula (1) or a repeating hydrophobic group represented by the following formula (1);
An o-, m- or p-phenylene group substituted with a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2a) and / or an anion exchange group represented by the following formula (2b): Having a hydrophilic group consisting of a diphenyl residue substituted with a substituent having, or a divalent hydrophilic unit consisting of repetition of the hydrophilic group,
The hydrophobic unit and the hydrophilic unit are bonded via a direct bond.
本発明の陰イオン交換樹脂では、前記式(1)中、R1〜R8は直接結合又は酸素原子を示すことが好適であり、特に、前記疎水性基が、2価の飽和炭化水素基であることが好適である。 In the anion exchange resin of the present invention, in the formula (1), R 1 to R 8 preferably represent a direct bond or an oxygen atom, and in particular, the hydrophobic group is a divalent saturated hydrocarbon group. It is preferable that
本発明の陰イオン交換樹脂では、前記2価の親水ユニットは、下記式(2a’)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているp−フェニレン基、および下記式(2b’)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニルフルオレン残基の繰り返しからなることが好適である。 In the anion exchange resin of the present invention, the divalent hydrophilic unit is represented by the following formula (2a ′), a p-phenylene group substituted with a substituent having an anion exchange group, and the following formula (2b) It is preferable to consist of repeating diphenylfluorene residues substituted with a substituent having an anion exchange group represented by ').
前記課題を解決するために、本発明の電解質膜は、上記の陰イオン交換樹脂を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the electrolyte membrane of the present invention includes the anion exchange resin described above.
前記課題を解決するために、本発明の電極触媒層形成用バインダーは、上記の陰イオン交換樹脂を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the binder for forming an electrode catalyst layer of the present invention is characterized by containing the above anion exchange resin.
前記課題を解決するために、本発明の電池電極触媒層は、上記の電極触媒層形成用バインダーを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the battery electrode catalyst layer of the present invention is characterized by including the above-mentioned binder for forming an electrode catalyst layer.
前記課題を解決するために、本発明の燃料電池は、
上記の陰イオン交換樹脂を含む電解質膜と、
前記電解質膜を挟んで対向配置され、含水素燃料が供給される燃料側電極、および、酸素または空気が供給される酸素側電極と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte membrane comprising the above anion exchange resin;
A fuel-side electrode that is disposed opposite to the electrolyte membrane and is supplied with hydrogen-containing fuel; and an oxygen-side electrode that is supplied with oxygen or air;
It is provided with.
本発明の燃料電池では、前記含水素燃料が、水素、アルコール、またはヒドラジン類であることが好適である。 In the fuel cell of the present invention, it is preferable that the hydrogen-containing fuel is hydrogen, alcohol, or hydrazine.
前記課題を解決するために、本発明の燃料電池は、
電解質膜と、
前記電解質膜を挟んで対向配置され、含水素燃料が供給される燃料側電極、および、酸素または空気が供給される酸素側電極と
を備え、
前記燃料側電極および/または前記酸素側電極が、上記の電池電極触媒層を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte membrane;
A fuel-side electrode that is disposed opposite to the electrolyte membrane and is supplied with hydrogen-containing fuel, and an oxygen-side electrode that is supplied with oxygen or air,
The fuel side electrode and / or the oxygen side electrode includes the battery electrode catalyst layer described above.
本発明の燃料電池では、前記含水素燃料が、水素、アルコール、またはヒドラジン類であることが好適である。 In the fuel cell of the present invention, it is preferable that the hydrogen-containing fuel is hydrogen, alcohol, or hydrazine.
本発明によれば、化学的安定性、柔軟性および耐熱性に優れる電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層を製造できる陰イオン交換樹脂、その陰イオン交換樹脂から形成される電解質膜および電極触媒層形成用バインダー、その電極触媒層形成用バインダーから形成される電池電極触媒層、ならびにその電解質膜または電池電極触媒層を備える燃料電池を提供できる。 According to the present invention, an electrolyte membrane excellent in chemical stability, flexibility and heat resistance, an electrode catalyst layer forming binder, an anion exchange resin capable of producing a battery electrode catalyst layer, and an electrolyte formed from the anion exchange resin A fuel cell comprising a membrane and electrode catalyst layer forming binder, a battery electrode catalyst layer formed from the electrode catalyst layer forming binder, and an electrolyte membrane or battery electrode catalyst layer thereof can be provided.
本発明の陰イオン交換樹脂は、2価の疎水ユニットと、2価の親水ユニットとからなる。 The anion exchange resin of the present invention comprises a divalent hydrophobic unit and a divalent hydrophilic unit.
本発明の陰イオン交換樹脂において、2価の疎水ユニットは、下記式(1)で表される疎水性基からなる、または、下記式(1)で表される疎水性基の繰り返しからなる。 In the anion exchange resin of the present invention, the divalent hydrophobic unit consists of a hydrophobic group represented by the following formula (1) or a repeating hydrophobic group represented by the following formula (1).
上記式(1)において、Z1〜Z9は、互いに同一または相異なって、炭素原子またはケイ素原子を示し、好ましくは炭素原子を示す。 In the above formula (1), Z 1 to Z 9 are the same or different from each other, and represent a carbon atom or a silicon atom, preferably a carbon atom.
上記式(1)において、Rは、互いに同一または相異なって、ケイ素含有基、窒素含有基、リン含有基、酸素含有基、硫黄含有基、または直接結合を示し、好ましくは直接結合又は酸素原子を示し、より好ましくは直接結合を示す。 In the above formula (1), R's are the same or different from each other and each represents a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, a phosphorus-containing group, an oxygen-containing group, a sulfur-containing group, or a direct bond, preferably a direct bond or an oxygen atom More preferably direct bonding.
上記式(1)において、aは、1以上の整数を示し、好ましくは2〜20の整数を示し、より好ましくは2〜12の整数を示す。 In said formula (1), a shows an integer greater than or equal to 1, Preferably an integer of 2-20 is shown, More preferably, an integer of 2-12 is shown.
上記式(1)において、b、c、d、e、f、g、hおよびiは、互いに同一または相異なって、0以上の整数を示し、好ましくは0〜10の整数を示し、より好ましくは0〜3の整数を示し、さらに好ましくは0または1を示す。 In the above formula (1), b, c, d, e, f, g, h and i are the same or different from each other and represent an integer of 0 or more, preferably an integer of 0 to 10, more preferably Represents an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.
上記式(1)で示される疎水性基は、複数種がランダム状、交互などの規則状、またはブロック状で互いに結合することで、2価の疎水ユニットを形成していてもよい。すなわち、本発明の陰イオン交換樹脂において、式(1)で示される疎水性基が炭素−炭素結合を介して互いに結合しつつ繰り返されることで、2価の疎水ユニットを形成していてもよい。 The hydrophobic group represented by the above formula (1) may form a divalent hydrophobic unit by bonding a plurality of types to each other in a random or alternating regular or block form. That is, in the anion exchange resin of the present invention, the hydrophobic group represented by the formula (1) may be repeatedly bonded to each other via a carbon-carbon bond to form a divalent hydrophobic unit. .
このような2価の疎水ユニットは、下記式(3)で示される。 Such a divalent hydrophobic unit is represented by the following formula (3).
このような疎水性基として、好ましくは、以下の構造を有するものが挙げられる。 As such a hydrophobic group, Preferably, what has the following structures is mentioned.
上記式において、aおよびa’は、互いに同一または相異なって、1以上の整数を示し、好ましくは1〜10の整数を示し、より好ましくは1〜6の整数を示す。 In the above formula, a and a ′ are the same as or different from each other, and represent an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 6.
上記式において、kは0以上の整数を示し、好ましくは0〜20の整数を示し、より好ましくは0〜3の整数を示し、さらに好ましくは0を示す。 In said formula, k shows an integer greater than or equal to 0, Preferably it shows the integer of 0-20, More preferably, it shows the integer of 0-3, More preferably, it shows 0.
このような疎水性基として、より好ましくは、2価の飽和炭化水素基が挙げられ、とりわけ好ましくは、下記式(1’’’)または下記(1’’’’)で示される炭化水素基が挙げられる。 As such a hydrophobic group, a divalent saturated hydrocarbon group is more preferable, and a hydrocarbon group represented by the following formula (1 ′ ″) or the following (1 ″ ″) is particularly preferable. Is mentioned.
上記式において、aおよびa’は、互いに同一または相異なって、1以上の整数を示し、好ましくは1〜10の整数を示し、より好ましくは1〜6の整数を示す。 In the above formula, a and a ′ are the same as or different from each other, and represent an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 6.
このような疎水ユニットを有することで、電解質膜として使用した際の実作動以上の温度領域(60℃以上)における膜の機械的特性(柔軟性および耐熱性)を改善することができる。 By having such a hydrophobic unit, it is possible to improve the mechanical properties (flexibility and heat resistance) of the membrane in a temperature range (60 ° C. or higher) above the actual operation when used as an electrolyte membrane.
本発明の陰イオン交換樹脂において、2価の親水ユニットは、下記式(2a)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているo−、m−もしくはp−フェニレン基、および/または下記式(2b)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニル残基からなる親水性基、または、その親水性基の繰り返しからなる。 In the anion exchange resin of the present invention, the divalent hydrophilic unit is an o-, m- or p-phenylene group substituted by a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2a), and / Or consists of a hydrophilic group consisting of a diphenyl residue substituted with a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2b), or a repetition of the hydrophilic group.
上記式(2a)中、Alkは、アルキル基を示す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の炭素数1〜20のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の炭素数1〜20のシクロアルキル基が挙げられる。 In the above formula (2a), Alk represents an alkyl group. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group. C1-C20 alkyl groups; C1-C20 cycloalkyl groups, such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, are mentioned.
上記式(2a)中、Ionは、陰イオン交換基を有する置換基を示す。陰イオン交換基は、親水性基において主鎖または側鎖に導入され、具体的には、特に制限されず、四級アンモニウム基、三級アミノ基、二級アミノ基、一級アミノ基、ホスフィン、ホスファゼン、三級スルホニウム基、四級ボロニウム基、四級ホスホニウム基、グアニジウム基など、公知の陰イオン交換基をいずれも採用することができる。陰イオン伝導性の観点から、好ましくは、四級アンモニウム基が挙げられる。 In the formula (2a), Ion represents a substituent having an anion exchange group. The anion exchange group is introduced into the main chain or the side chain in the hydrophilic group, and is not particularly limited, and includes a quaternary ammonium group, a tertiary amino group, a secondary amino group, a primary amino group, a phosphine, Any known anion exchange group such as phosphazene, tertiary sulfonium group, quaternary boronium group, quaternary phosphonium group, and guanidinium group can be employed. From the viewpoint of anion conductivity, a quaternary ammonium group is preferable.
陰イオン交換基として、好ましくは、−CH2N+(CH3)3OH−が挙げられるが、その他にも、以下の構造を有するものが挙げられる。なお、以下の構造式において、*は置換基を含む芳香環に結合する部分(三級アミノアルキル基のアルキル基部分)を示し、アニオンは省略している。 Preferred examples of the anion exchange group include —CH 2 N + (CH 3 ) 3 OH — , and other examples include those having the following structures. In the following structural formulas, * represents a moiety bonded to an aromatic ring containing a substituent (an alkyl group moiety of a tertiary aminoalkyl group), and an anion is omitted.
上記式(2a)中、a’は、0〜4の整数を示す。なお、上記式(2a)において、a’が1〜4の範囲である場合におけるアルキル基の置換位置は、目的および用途に応じて、適宜設定される。a’が2〜4の範囲である場合のアルキル基は、目的および用途に応じて、互いに同一または相異なって選択される。 In the formula (2a), a ′ represents an integer of 0 to 4. In the above formula (2a), the substitution position of the alkyl group when a ′ is in the range of 1 to 4 is appropriately set according to the purpose and application. The alkyl group when a 'is in the range of 2 to 4 is selected from the same or different from each other depending on the purpose and application.
上記式(2a)中、sは、1〜4の整数を示す。なお、上記式(2a)において、陰イオン交換基を有する置換基の置換位置は、目的および用途に応じて、適宜設定される。sが2〜4の範囲である場合の陰イオン交換基を有する置換基は、目的および用途に応じて、互いに同一または相異なって選択される。 In said formula (2a), s shows the integer of 1-4. In the above formula (2a), the substitution position of the substituent having an anion exchange group is appropriately set according to the purpose and application. The substituents having an anion exchange group when s is in the range of 2 to 4 are selected from the same or different from each other depending on the purpose and application.
このような式(2a)で示される親水性基として、とりわけ好ましくは、下記式(2a’)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているp−フェニレン基が挙げられる。 Such a hydrophilic group represented by the formula (2a) is particularly preferably a p-phenylene group substituted by a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2a ′).
上記式(2b)中、Rは、炭化水素基、ケイ素含有基、窒素含有基、リン含有基、酸素含有基、硫黄含有基、芳香族基、または直接結合を示す。 In the above formula (2b), R represents a hydrocarbon group, a silicon-containing group, a nitrogen-containing group, a phosphorus-containing group, an oxygen-containing group, a sulfur-containing group, an aromatic group, or a direct bond.
炭化水素基としては、例えば、メチレン(−CH2−)、エチレン、プロピレン、イソプロピレン(−C(CH3)2−)、ブチレン、イソブチレン、sec−ブチレン、ペンチレン(ペンテン)、イソペンチレン、sec−ペンチレン、ヘキシレン(ヘキサメチレン)、3−メチルペンテン、ヘプチレン、オクチレン、2−エチルヘキシレン、ノニレン、デシレン、イソデシレン、ドデシレン、テトラデシレン、ヘキサデシレン、オクタデシレンなどの、炭素数1〜20の2価の飽和炭化水素基が挙げられる。炭化水素基として、好ましくは、炭素数1〜3の2価の飽和炭化水素基、具体的には、メチレン(−CH2−)、エチレン、プロピレン、イソプロピレン(−C(CH3)2−)が挙げられ、より好ましくは、メチレン(−CH2−)、イソプロピレン(−C(CH3)2−)が挙げられ、とりわけ好ましくは、イソプロピレン(−C(CH3)2−)が挙げられる。2価の炭化水素基は1価の残基で置換されていてもよい。 Examples of the hydrocarbon group include methylene (—CH 2 —), ethylene, propylene, isopropylene (—C (CH 3 ) 2 —), butylene, isobutylene, sec-butylene, pentylene (pentene), isopentylene, sec- Divalent saturated carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms such as pentylene, hexylene (hexamethylene), 3-methylpentene, heptylene, octylene, 2-ethylhexylene, nonylene, decylene, isodecylene, dodecylene, tetradecylene, hexadecylene, octadecylene, etc. A hydrogen group is mentioned. The hydrocarbon group is preferably a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, specifically, methylene (—CH 2 —), ethylene, propylene, isopropylene (—C (CH 3 ) 2 —. More preferably methylene (—CH 2 —), isopropylene (—C (CH 3 ) 2 —), and particularly preferably isopropylene (—C (CH 3 ) 2 —). Can be mentioned. The divalent hydrocarbon group may be substituted with a monovalent residue.
芳香族基としては、芳香環を有する2価の残基が挙げられる。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環などの、炭素数6〜14の単環または多環芳香族炭化水素、および、アゾール、オキソール、チオフェン、オキサゾール、チアゾール、ピリジンなどの、複素環式化合物が挙げられる。芳香環として、好ましくは、炭素数6〜14の単環芳香族炭化水素が挙げられ、より好ましくは、ベンゼン環が挙げられる。また、芳香環は、必要により、ハロゲン原子、アルキル基、擬ハロゲン化物などの置換基に置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。擬ハロゲン化物としては、トリフルオロメチル基、−CN、−NC、−OCN、−NCO、−ONC、−SCN、−NCS、−SeCN、−NCSe、−TeCN、−NCTe、−N3が挙げられる。芳香環としては、好ましくは、p−フェニレン基およびフルオレニル基が挙げられる。 Examples of the aromatic group include divalent residues having an aromatic ring. Examples of the aromatic ring include monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms such as benzene ring, naphthalene ring, indene ring, azulene ring, fluorene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, and azole, Examples include heterocyclic compounds such as oxole, thiophene, oxazole, thiazole, pyridine and the like. As an aromatic ring, Preferably, C6-C14 monocyclic aromatic hydrocarbon is mentioned, More preferably, a benzene ring is mentioned. In addition, the aromatic ring may be substituted with a substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a pseudohalide, if necessary. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. The pseudohalide, trifluoromethyl, -CN, -NC, -OCN, -NCO , -ONC, -SCN, -NCS, -SeCN, -NCSe, -TeCN, -NCTe, is -N 3 like . Preferred examples of the aromatic ring include a p-phenylene group and a fluorenyl group.
2価のケイ素含有基としては、例えば、ジメチルシラン、ジフェニルシラン、メトキシメチルシラン、ジメトキシシランなどが挙げられる。2価の窒素含有基としては、例えば、アミン、メチルアミン、フェニルアミンなどが挙げられる。2価のリン含有基としては、例えば、ホスフィンオキシド、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンオキシドなどが挙げられる。2価の酸素含有基としては、例えば、エーテル、ケトンなどが挙げられる。2価の硫黄含有基としては、例えば、スルフィド、ジスルフィド、スルホキシド、スルホンなどが挙げられる。なお、2価のケイ素含有基、2価の窒素含有基、2価のリン含有基および2価の酸素含有基または2価の硫黄含有基に水素がある場合、その水素は、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物に置換されていてもよい。 Examples of the divalent silicon-containing group include dimethylsilane, diphenylsilane, methoxymethylsilane, dimethoxysilane and the like. Examples of the divalent nitrogen-containing group include amine, methylamine, and phenylamine. Examples of the divalent phosphorus-containing group include phosphine oxide, dimethylphosphine, diphenylphosphine, and phenylphosphine oxide. Examples of the divalent oxygen-containing group include ethers and ketones. Examples of the divalent sulfur-containing group include sulfide, disulfide, sulfoxide, sulfone and the like. When hydrogen is present in a divalent silicon-containing group, a divalent nitrogen-containing group, a divalent phosphorus-containing group, a divalent oxygen-containing group, or a divalent sulfur-containing group, the hydrogen is a halogen atom or a pseudo group. It may be substituted with a halide.
上記式(2b)中、Alkは、互いに同一または相異なって、上記したアルキル基を示す。 In the above formula (2b), Alk is the same as or different from each other and represents the above-described alkyl group.
上記式(2b)中、Ionは、互いに同一または相異なって、上記した陰イオン交換基を含む置換基を示し、好ましくは、上記した四級アンモニウム基を示す。 In the above formula (2b), Ion is the same or different from each other, and represents a substituent containing the above-described anion exchange group, preferably the above-described quaternary ammonium group.
上記式(2b)中、a’およびb’は、0〜4の整数を示す。なお、上記式(2b)において、a’およびb’が1〜4の範囲である場合におけるアルキル基の置換位置は、目的および用途に応じて、適宜設定される。a’ およびb’が2〜4の範囲である場合のアルキル基は、目的および用途に応じて、互いに同一または相異なって選択される。 In said formula (2b), a 'and b' show the integer of 0-4. In the above formula (2b), the substitution position of the alkyl group when a ′ and b ′ are in the range of 1 to 4 is appropriately set according to the purpose and application. The alkyl groups in the case where a 'and b' are in the range of 2 to 4 are selected from the same or different from each other depending on the purpose and application.
上記式(2b)中、s、t、およびuは、互いに同一または相異なって、0〜4の整数を示すとともに、s、t、およびuの少なくとも一つが、1以上を示す。なお、上記式(2b)において、陰イオン交換基を有する置換基の置換位置は、目的および用途に応じて、適宜設定される。s、t、またはuが2〜4の範囲である場合の陰イオン交換基を有する置換基は、目的および用途に応じて、互いに同一または相異なって選択される。 In the formula (2b), s, t, and u are the same or different from each other and represent an integer of 0 to 4, and at least one of s, t, and u represents 1 or more. In the above formula (2b), the substitution position of the substituent having an anion exchange group is appropriately set according to the purpose and application. Substituents having an anion exchange group when s, t, or u is in the range of 2 to 4 are selected from the same or different from each other depending on the purpose and application.
このような式(2b)で示される親水性基として、好ましくは、以下の構造を有するジフェニル残基が挙げられる。 Such a hydrophilic group represented by the formula (2b) is preferably a diphenyl residue having the following structure.
式(2b)で示される親水性基として、とりわけ好ましくは、下記式(2b’)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニルフルオレン残基が挙げられる。 The hydrophilic group represented by the formula (2b) is particularly preferably a diphenylfluorene residue substituted with a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2b ′).
本発明の陰イオン交換樹脂において、2価の親水ユニットは、式(2a)で示される親水性基および/または式(2b)で示される親水性基、または、その親水性基の繰り返しからなる。すなわち、本発明の陰イオン交換樹脂において、式(2a)で示される親水性基および/または式(2b)で示される親水性基の両方が炭素−炭素結合を介して互いに結合しつつ繰り返されることで、2価の親水ユニットを形成している。 In the anion exchange resin of the present invention, the divalent hydrophilic unit is composed of the hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the hydrophilic group represented by the formula (2b), or a repetition of the hydrophilic group. . That is, in the anion exchange resin of the present invention, the hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the hydrophilic group represented by the formula (2b) are both bonded to each other via a carbon-carbon bond. Thus, a divalent hydrophilic unit is formed.
式(2a)で示される親水性基および/または式(2b)で示される親水性基で示される親水性基は、ランダム状、交互などの規則状、またはブロック状で互いに結合することで、2価の親水ユニットを形成していてもよい。また、式(2a)で示される親水性基および/または式(2b)で示される親水性基がブロック状で互いに結合する場合、式(2a)で示される親水性基および/または式(2b)で示される親水性基は、それぞれ複数種がランダム状、交互などの規則状、またはブロック状で互いに結合していてもよい。 The hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the hydrophilic group represented by the hydrophilic group represented by the formula (2b) are bonded to each other in a random or alternating regular form or in a block form, A divalent hydrophilic unit may be formed. Further, when the hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the hydrophilic group represented by the formula (2b) are bonded to each other in a block shape, the hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the formula (2b) ) May be bonded to each other in a random shape, a regular shape such as alternating, or a block shape.
このような2価の親水ユニットは、下記式(4)で示される。 Such a divalent hydrophilic unit is represented by the following formula (4).
上記式(4)において、mおよびnは、互いに同一または相異なって、任意の値を示す。 In the above formula (4), m and n are the same as or different from each other and represent arbitrary values.
本発明の陰イオン交換樹脂において、上記疎水ユニットと上記親水ユニットとが、直接結合を介して結合している。 In the anion exchange resin of the present invention, the hydrophobic unit and the hydrophilic unit are bonded via a direct bond.
このような陰イオン交換樹脂は、下記式(5)で示される。 Such an anion exchange resin is represented by the following formula (5).
このような陰イオン交換樹脂の数平均分子量は、例えば、10〜1000kDa、好ましくは、30〜500kDaである。 The number average molecular weight of such an anion exchange resin is, for example, 10 to 1000 kDa, preferably 30 to 500 kDa.
陰イオン交換樹脂を製造する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。好ましくは、重縮合反応による方法が、採用される。 It does not restrict | limit especially as a method of manufacturing an anion exchange resin, A well-known method is employable. Preferably, a method using a polycondensation reaction is employed.
この方法により陰イオン交換樹脂を製造する場合には、例えば、まず、2価の疎水ユニットを形成するためのモノマー(ここでは「第1モノマー」と称する。)に1価の親水ユニットを形成するためのモノマー(ここでは「第2モノマー」と称する。)を、置換または付加により末端処理させた、疎水/親水ユニット前駆体コモノマー(ここでは「第1コモノマー」と称する。)を得る。得られた2価の第1コモノマーは、単独、若しくは、2価の親水ユニット(ここでは「第3モノマー」と称する。)と重縮合反応により重合させた後、得られる陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーに、陰イオン交換基を有する置換基を導入する。また、第1コモノマーではなく、第1モノマーを、第3モノマーと直接重縮合することもできる。ここで、疎水ユニットおよび親水ユニットは、上述の疎水ユニットおよび親水ユニットと同意義であり、第1モノマー、第2モノマー、および第3モノマーは、それぞれ複数種用いても良く、第2モノマーおよび第3モノマーの繰り返し単位は、互いに同一または相異なることができる。 In the case of producing an anion exchange resin by this method, for example, first, a monovalent hydrophilic unit is formed on a monomer for forming a divalent hydrophobic unit (herein referred to as “first monomer”). The monomer for this purpose (referred to herein as “second monomer”) is terminated by substitution or addition to obtain a hydrophobic / hydrophilic unit precursor comonomer (referred to herein as “first comonomer”). The obtained divalent first comonomer is polymerized by a polycondensation reaction either alone or with a divalent hydrophilic unit (herein referred to as “third monomer”), and then obtained an anion exchange resin precursor. A substituent having an anion exchange group is introduced into the polymer. Alternatively, the first monomer, not the first comonomer, can be directly polycondensed with the third monomer. Here, the hydrophobic unit and the hydrophilic unit have the same meaning as the above-described hydrophobic unit and the hydrophilic unit, and a plurality of types of the first monomer, the second monomer, and the third monomer may be used. The repeating units of the three monomers can be the same or different from each other.
重縮合反応については、従来公知の一般的な方法を採用することができる。好ましくは、炭素−炭素直接結合を形成する、ジハロゲン化物同士を反応させるクロスカップリングが採用される。 About a polycondensation reaction, a conventionally well-known general method is employable. Preferably, the cross coupling which makes the dihalide react, and forms a carbon-carbon direct bond is employ | adopted.
2価の疎水ユニットを形成するための第1モノマーは、上記式(1)に対応する、下記式(11)で示される化合物が挙げられる。 Examples of the first monomer for forming the divalent hydrophobic unit include a compound represented by the following formula (11) corresponding to the above formula (1).
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。擬ハロゲン化物としては、トリフルオロメチル基、−CN、−NC、−OCN、−NCO、−ONC、−SCN、−NCS、−SeCN、−NCSe、−TeCN、−NCTe、−N3が挙げられる。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. The pseudohalide, trifluoromethyl, -CN, -NC, -OCN, -NCO , -ONC, -SCN, -NCS, -SeCN, -NCSe, -TeCN, -NCTe, is -N 3 like .
2価の疎水/親水ユニット前駆体コモノマー(第1コモノマー)を形成するための1価の第2モノマーは、上記式(2a)に対応する、下記式(12a)で示される化合物、および上記式(2b)に対応する、下記式(12b)で示される化合物が挙げられる。 The monovalent second monomer for forming the divalent hydrophobic / hydrophilic unit precursor comonomer (first comonomer) is a compound represented by the following formula (12a) corresponding to the above formula (2a), and the above formula The compound shown by following formula (12b) corresponding to (2b) is mentioned.
2価の第1コモノマーは、上記式(1)および上記式(2a)に対応する、下記式(11a)で示される化合物、および上記式(1)および上記式(2b)に対応する、下記式(11b)で示される化合物が挙げられる。 The divalent first comonomer corresponds to the compound represented by the following formula (11a) corresponding to the above formula (1) and the above formula (2a), and the following corresponding to the above formula (1) and the above formula (2b). The compound shown by a formula (11b) is mentioned.
2価の親水ユニットを形成するための第3モノマーは、上記式(2a)に対応する、下記式(12a’)で示される化合物、および上記式(2b)に対応する、下記式(12b’)で示される化合物が挙げられる。 The third monomer for forming the divalent hydrophilic unit includes a compound represented by the following formula (12a ′) corresponding to the above formula (2a), and a formula (12b ′) corresponding to the above formula (2b). ).
第1モノマーおよび第2モノマーからなる第1コモノマーの合成方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、芳香族アルキル化反応、または、芳香族アシル化反応により、親水ユニットに疎水ユニットを導入した、2価の疎水/親水ユニット前駆体コモノマーを合成する。 The method for synthesizing the first comonomer composed of the first monomer and the second monomer is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, a divalent hydrophobic / hydrophilic unit precursor comonomer in which a hydrophobic unit is introduced into a hydrophilic unit is synthesized by an aromatic alkylation reaction or an aromatic acylation reaction.
第1コモノマー、単独、若しくは、第1コモノマーおよび第3モノマーとクロスカップリング反応により重合させる際において、第1モノマー、第2モノマー、および第3モノマーの配合量は、それぞれ、得られる陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーにおいて所望の疎水ユニットと親水ユニットの配合比になるように調整される。ここで、クロスカップリングによる重縮合反応おいて、第1コモノマーを用いることにより、モノマー同士の反応性の差が小さくなるため、より均一に重縮合反応が進行することが期待される。 When polymerizing the first comonomer alone or with the first comonomer and the third monomer by a cross-coupling reaction, the blending amounts of the first monomer, the second monomer, and the third monomer are respectively obtained by anion exchange. It adjusts so that it may become the compounding ratio of a desired hydrophobic unit and a hydrophilic unit in a resin precursor polymer. Here, in the polycondensation reaction by cross-coupling, by using the first comonomer, the difference in reactivity between the monomers is reduced, so that the polycondensation reaction is expected to proceed more uniformly.
第1モノマーおよび第2モノマーをクロスカップリング反応により重合させる際において、第1モノマーおよび第2モノマーの配合量は、それぞれ、得られる陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーにおいて所望の疎水ユニットと親水ユニットの配合比になるように調整される。 When the first monomer and the second monomer are polymerized by a cross-coupling reaction, the blending amounts of the first monomer and the second monomer are respectively the desired hydrophobic unit and hydrophilic unit in the obtained anion exchange resin precursor polymer. The blending ratio is adjusted.
これらの方法では、第1コモノマーおよび/または、第1コモノマーおよび第3モノマー、若しくは、第1モノマーおよび第2モノマーとを、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの溶媒に溶解させ、ビス(シクロオクタ−1,5−ジエン)ニッケル(0)などを触媒として、重合する方法など、公知の方法を採用することができる。 In these methods, the first comonomer and / or the first comonomer and the third monomer, or the first monomer and the second monomer are dissolved in a solvent such as N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and the like. Known methods such as a polymerization method using bis (cycloocta-1,5-diene) nickel (0) as a catalyst can be employed.
クロスカップリング反応における反応温度は、例えば、−100〜300℃、好ましくは、−50〜200℃であり、反応時間は、例えば、1〜48時間、好ましくは、2〜5時間である。 The reaction temperature in the cross coupling reaction is, for example, −100 to 300 ° C., preferably −50 to 200 ° C., and the reaction time is, for example, 1 to 48 hours, preferably 2 to 5 hours.
これにより、下記式(15)、および、下記式(16)で示される陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーが得られる。 Thereby, the anion exchange resin precursor polymer shown by following formula (15) and following formula (16) is obtained.
次いで、この方法では、陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーに、陰イオン交換基を含む置換基を導入する。 Next, in this method, a substituent containing an anion exchange group is introduced into the anion exchange resin precursor polymer.
陰イオン交換基を含む置換基を導入する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。 The method for introducing a substituent containing an anion exchange group is not particularly limited, and a known method can be adopted.
例えば、クロロアルキル化反応により、陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーをクロロアルキル化した後、そのクロロアルキル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを、四級化反応(例えば、アンモニウム化反応)させることにより、陰イオン交換基を含む置換基を導入する。 For example, after an anion exchange resin precursor polymer is chloroalkylated by a chloroalkylation reaction, the chloroalkylated anion exchange resin precursor polymer is quaternized (for example, an ammoniumation reaction). To introduce a substituent containing an anion exchange group.
クロロアルキル化反応としては、特に制限されず、例えば、陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを、例えば、テトラクロロエタンなどの溶媒に溶解させ、塩化鉄、塩化亜鉛などのルイス酸を触媒として、クロロメチルメチルエーテル中に浸漬処理してクロロアルキル化する方法など、公知の方法を採用することができる。 The chloroalkylation reaction is not particularly limited. For example, an anion exchange resin precursor polymer is dissolved in a solvent such as tetrachloroethane, and a Lewis acid such as iron chloride or zinc chloride is used as a catalyst to prepare chloromethylmethyl. Known methods such as a method of chloroalkylating by immersing in ether can be employed.
クロロアルキル化反応における反応温度は、例えば、20〜120℃、好ましくは、35〜80℃であり、反応時間は、例えば、3〜168時間、好ましくは、6〜12時間である。 The reaction temperature in the chloroalkylation reaction is, for example, 20 to 120 ° C., preferably 35 to 80 ° C., and the reaction time is, for example, 3 to 168 hours, preferably 6 to 12 hours.
これにより、クロロアルキル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを得ることができる。 Thereby, a chloroalkylated anion exchange resin precursor polymer can be obtained.
四級化反応では、クロロアルキル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを、必要により公知の方法で製膜し、例えば、アミン、ホスフィン、ホスファゼン、スルフィド、ボロン化合物などを、適宜の割合で添加し、クロロアルキル基の塩素原子をそれらで置換することにより、陰イオン交換基を含む置換基を導入する。 In the quaternization reaction, a chloroalkylated anion exchange resin precursor polymer is formed into a film by a known method if necessary, and for example, amine, phosphine, phosphazene, sulfide, boron compound, etc. are added at an appropriate ratio. Then, a substituent containing an anion exchange group is introduced by substituting the chlorine atom of the chloroalkyl group with them.
アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジアリルアミン、ジn−プロピルアミン、ジn−ブチルアミン、ジn−ペンチルアミンなどの2級アミン、例えば、トリメチルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、トリアリルアミン、トリn−プロピルアミン、トリn−ブチルアミン、トリn−ペンチルアミン、トリn−ヘキシルアミンなどの3級アミン、例えば、ピリジン、キノリン、イミダゾールなどの環状アミン、例えば、グアニジンなどが挙げられる。 Examples of the amine include secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, diallylamine, di-n-propylamine, di-n-butylamine, and di-n-pentylamine, such as trimethylamine, N, N-dimethylethanolamine, triethylamine, triethylamine, and the like. Examples include tertiary amines such as allylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, and tri-n-hexylamine, for example, cyclic amines such as pyridine, quinoline, and imidazole, for example, guanidine.
これらアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。 These amines can be used alone or in combination of two or more.
四級化反応における反応温度は、例えば、0〜100℃、好ましくは、20〜80℃であり、反応時間は、例えば、24〜72時間、好ましくは、48〜72時間である。 The reaction temperature in the quaternization reaction is, for example, 0 to 100 ° C., preferably 20 to 80 ° C., and the reaction time is, for example, 24 to 72 hours, preferably 48 to 72 hours.
なお、この方法では、陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを製膜することなく、例えば、溶液状態において、四級化反応させることもできる。 In this method, the quaternization reaction can be performed, for example, in a solution state without forming the anion exchange resin precursor polymer.
また、この方法では、必要により、上記のアミン、ホスフィン、ホスファゼン、スルフィド、ボロン化合物などを、公知の方法により除去する。 In this method, if necessary, the amine, phosphine, phosphazene, sulfide, boron compound and the like are removed by a known method.
これにより、上記陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーに、陰イオン交換基を含む置換基が導入され、上記式(5)で示される陰イオン交換樹脂が得られる。 Thereby, the substituent containing an anion exchange group is introduce | transduced into the said anion exchange resin precursor polymer, and the anion exchange resin shown by the said Formula (5) is obtained.
また、陰イオン交換樹脂のイオン交換基容量(IEC)は、例えば、0.1〜4.0meq./g、好ましくは、0.6〜3.0meq./gである。 Moreover, the ion exchange group capacity | capacitance (IEC) of an anion exchange resin is 0.1-4.0 meq. / G, preferably 0.6 to 3.0 meq. / G.
なお、イオン交換基容量は、下記式(24)により求めることができる。
[イオン交換基容量(meq./g)]=親水ユニット当たりの陰イオン交換基導入量×親水ユニットの繰り返し単位×1000/(疎水ユニットの分子量×疎水ユニットの繰り返し単位数+親水ユニットの分子量×親水ユニットの繰り返し単位数+イオン交換基の分子量×親水ユニットの繰り返し単位数) (24)
なお、イオン交換基導入量とは、単位親水性基あたりのイオン交換基の数と定義される。また、陰イオン交換基導入量は、親水性基において主鎖または側鎖に導入された上記陰イオン交換基のモル数(mol)である。
The ion exchange group capacity can be obtained by the following formula (24).
[Ion exchange group capacity (meq./g)]=anion exchange group introduction amount per hydrophilic unit × repeating unit of hydrophilic unit × 1000 / (molecular weight of hydrophobic unit × number of repeating units of hydrophobic unit + molecular weight of hydrophilic unit × Number of repeating units of hydrophilic unit + molecular weight of ion exchange group × number of repeating units of hydrophilic unit) (24)
The ion exchange group introduction amount is defined as the number of ion exchange groups per unit hydrophilic group. The amount of anion exchange groups introduced is the number of moles (mol) of the anion exchange groups introduced into the main chain or side chain in the hydrophilic group.
そして、このような陰イオン交換樹脂は、上記式(1)で表される疎水性基からなる、または上記式(1)で表される疎水性基の繰り返しからなる2価の疎水ユニットと、上記式(2a)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているo−、m−もしくはp−フェニレン基、および/または上記式(2b)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニル残基からなる親水性基、または、その親水性基の繰り返しからなる2価の親水ユニットとを有し、前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、直接結合を介して結合している。このような構造を有する陰イオン交換樹脂は、化学的安定性、柔軟性および耐熱性を兼ね備える優れたものとなる。 Such an anion exchange resin includes a divalent hydrophobic unit composed of a hydrophobic group represented by the above formula (1) or a repeating hydrophobic group represented by the above formula (1); An o-, m- or p-phenylene group substituted with a substituent having an anion exchange group represented by the above formula (2a), and / or an anion exchange group represented by the above formula (2b). Having a hydrophilic group composed of a diphenyl residue substituted with a substituent having a divalent residue or a divalent hydrophilic unit composed of repetition of the hydrophilic group, and the hydrophobic unit and the hydrophilic unit are directly bonded to each other. Are connected through. An anion exchange resin having such a structure is excellent in chemical stability, flexibility and heat resistance.
特に、疎水ユニットは、式(1)で表される疎水性基が炭素−炭素結合または炭素−ケイ素結合を介して繰り返されてなることから、耐熱性を有し、かつ、疎水ユニットには芳香環が含有されておらず、柔軟性に優れたものとなる。また、親水ユニットの一部には、式(2a)で表される疎水性基(フェニル基)が炭素−炭素結合を介して繰り返されてなる部分が存在することから、さらに耐熱性に優れたものとなる。さらに、親水ユニットは、式(2a)および/または式(2b)で表される親水性基が炭素−炭素結合を介して繰り返されてなることから、親水ユニットにはエーテル結合が含有されておらず、耐アルカリ性などの化学的耐久性に優れる。 In particular, the hydrophobic unit has heat resistance because the hydrophobic group represented by the formula (1) is repeated via a carbon-carbon bond or a carbon-silicon bond, and the hydrophobic unit has an aromatic property. It does not contain a ring and is excellent in flexibility. Moreover, since a part formed by repeating a hydrophobic group (phenyl group) represented by the formula (2a) through a carbon-carbon bond exists in a part of the hydrophilic unit, the heat resistance is further improved. It will be a thing. Furthermore, since the hydrophilic group is formed by repeating the hydrophilic group represented by the formula (2a) and / or the formula (2b) via a carbon-carbon bond, the hydrophilic unit does not contain an ether bond. It is excellent in chemical durability such as alkali resistance.
なお、親水ユニットにエーテル結合が含有されていると、下記のように、水酸化物イオン(OH−)による分解が起きる可能性があり、耐アルカリ性が十分でない場合があった。
それに対し、親水性基が炭素−炭素結合を介して繰り返される親水ユニットを有する陰イオン交換樹脂の親水ユニットには、エーテル結合が含有されていないため、上記の機構による分解は起こらず、その結果として耐アルカリ性などの耐久性に優れたものとなる。 On the other hand, since the hydrophilic unit of the anion exchange resin having a hydrophilic unit in which the hydrophilic group is repeated through a carbon-carbon bond does not contain an ether bond, the above mechanism does not cause decomposition, and as a result As such, it has excellent durability such as alkali resistance.
本発明は、このような陰イオン交換樹脂を用いて得られる電解質層(電解質膜)、さらには、その電解質膜を電解質層として備える燃料電池を、含んでいる。 The present invention includes an electrolyte layer (electrolyte membrane) obtained by using such an anion exchange resin, and further a fuel cell including the electrolyte membrane as an electrolyte layer.
図1は、本発明の燃料電池の一実施形態を示す概略構成図である。図1において、この燃料電池1は、燃料電池セルSを備えており、燃料電池セルSは、燃料側電極2、酸素側電極3および電解質膜4を備え、燃料側電極2および酸素側電極3が、それらの間に電解質膜4を挟んだ状態で、対向配置されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fuel cell of the present invention. In FIG. 1, the
電解質膜4としては、上記した陰イオン交換樹脂を用いることができる(すなわち、電解質膜4は、上記した陰イオン交換樹脂を含んでいる。)。 As the electrolyte membrane 4, the above-described anion exchange resin can be used (that is, the electrolyte membrane 4 includes the above-described anion exchange resin).
なお、電解質膜4としては、例えば、多孔質基材などの公知の補強材により補強することができ、さらには、例えば、分子配向などを制御するための二軸延伸処理や、結晶化度や残存応力を制御するための熱処理などの各種処理することができる。また、電解質膜4には、その機械強度を上げるために、公知のフィラーを添加することができ、電解質膜4と、ガラス不織布などの補強剤とをプレスにより複合化させることもできる。 The electrolyte membrane 4 can be reinforced with, for example, a known reinforcing material such as a porous substrate, and further, for example, biaxial stretching treatment for controlling molecular orientation or the like, Various treatments such as heat treatment for controlling the residual stress can be performed. In addition, a known filler can be added to the electrolyte membrane 4 in order to increase its mechanical strength, and the electrolyte membrane 4 and a reinforcing agent such as a glass nonwoven fabric can be combined by pressing.
また、電解質膜4において、通常用いられる各種添加剤、例えば、相溶性を向上させるための相溶化剤、例えば、樹脂劣化を防止するための酸化防止剤、例えば、フィルムとしての成型加工における取扱性を向上するための帯電防止剤や滑剤などを、電解質膜4としての加工や性能に影響を及ぼさない範囲で、適宜含有させることができる。 In the electrolyte membrane 4, various commonly used additives, for example, a compatibilizer for improving compatibility, for example, an antioxidant for preventing resin degradation, for example, handling property in molding as a film. An antistatic agent, a lubricant, and the like for improving the viscosity can be appropriately contained within a range that does not affect the processing and performance of the electrolyte membrane 4.
電解質膜4の厚さは、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。 The thickness of the electrolyte membrane 4 is not particularly limited, and is appropriately set according to the purpose and application.
電解質膜4の厚みは、例えば、1.2〜350μm、好ましくは、5〜200μmである。 The thickness of the electrolyte membrane 4 is, for example, 1.2 to 350 μm, preferably 5 to 200 μm.
燃料側電極2は、電解質膜4の一方の面に対向接触されている。この燃料側電極2は、例えば、多孔質担体に触媒が担持されている触媒層(電池電極触媒層)を含んでいる。 The fuel side electrode 2 is in opposed contact with one surface of the electrolyte membrane 4. The fuel side electrode 2 includes, for example, a catalyst layer (battery electrode catalyst layer) in which a catalyst is supported on a porous carrier.
多孔質担体としては、特に限定されず、カーボンなどの、撥水性担体が挙げられる。 The porous carrier is not particularly limited and includes a water-repellent carrier such as carbon.
電極触媒としては、特に制限されず、例えば、白金族元素(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)、鉄族元素(Fe、Co、Ni)などの周期表第8〜10(IUPAC Periodic Table of the Elements(version date 19 February 2010)に従う。以下同じ。)族元素や、例えば、Cu、Ag、Auなどの周期表第11族元素など、さらにはこれらの組み合わせなどが挙げられ、好ましくは、Pt(白金)が挙げられる。
The electrode catalyst is not particularly limited, and examples thereof include periodic table elements 8 to 10 (IUPAC Periodic) of platinum group elements (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), iron group elements (Fe, Co, Ni), and the like. According to Table of the Elements (version date 19 February 2010), the same shall apply hereinafter) group elements,
燃料側電極2は、例えば、上記多孔質単体および触媒を、公知の電解質溶液に分散させ、電極インクを調製する。次いで、必要により、電極インクの粘度を、アルコール類などの適量の有機溶媒を配合することにより調整し、その後、電極インクを、公知の方法(例えば、スプレー法、ダイコーター法など)により電解質膜4の一方面に塗布し、所定の温度で乾燥させることにより、薄膜状の電極膜として電解質膜4の一方面に接合される。 For the fuel side electrode 2, for example, the porous simple substance and the catalyst are dispersed in a known electrolyte solution to prepare an electrode ink. Next, if necessary, the viscosity of the electrode ink is adjusted by blending an appropriate amount of an organic solvent such as alcohols, and then the electrode ink is prepared by an electrolyte membrane by a known method (for example, spray method, die coater method, etc.). 4 is applied to one surface of the electrode 4 and dried at a predetermined temperature, thereby being bonded to one surface of the electrolyte membrane 4 as a thin electrode film.
燃料側電極2における電極触媒の担持量は、特に限定されないが、例えば、0.1〜10.0mg/cm2、好ましくは、0.5〜5.0mg/cm2である。 Loading amount of the electrode catalyst in the fuel-side electrode 2 is not particularly limited, for example, 0.1 to 10.0 mg / cm 2, preferably from 0.5 to 5.0 / cm 2.
燃料側電極2では、後述するように、供給される燃料と、電解質膜4を通過した水酸化物イオン(OH−)とを反応させて、電子(e−)および水(H2O)を生成させる。なお、例えば、燃料が水素(H2)である場合には、電子(e−)および水(H2O)のみを生成させ、燃料がアルコールである場合には、電子(e−)および水(H2O)、および二酸化炭素(CO2)などを生成させ、燃料がヒドラジン(NH2NH2)である場合には、電子(e−)、水(H2O)および窒素(N2)を生成させる。 In the fuel side electrode 2, as will be described later, the supplied fuel and the hydroxide ions (OH − ) that have passed through the electrolyte membrane 4 are reacted to generate electrons (e − ) and water (H 2 O). Generate. For example, when the fuel is hydrogen (H 2 ), only electrons (e − ) and water (H 2 O) are generated, and when the fuel is alcohol, the electrons (e − ) and water are generated. When (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ), etc. are generated and the fuel is hydrazine (NH 2 NH 2 ), electrons (e − ), water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ) ) Is generated.
酸素側電極3は、電解質膜4の他方の面に対向接触されている。この酸素側電極3は、例えば、多孔質担体に触媒が担持されている触媒層(電池電極触媒層)を含んでいる。 The oxygen side electrode 3 is opposed to the other surface of the electrolyte membrane 4. The oxygen side electrode 3 includes, for example, a catalyst layer (battery electrode catalyst layer) in which a catalyst is supported on a porous carrier.
酸素側電極3は、例えば、上記多孔質単体および触媒を、公知の電解質溶液に分散させ、電極インクを調製する。次いで、必要により、電極インクの粘度を、アルコール類などの適量の有機溶媒を配合することにより調整し、その後、電極インクを、公知の方法(例えば、スプレー法、ダイコーター法など)により電解質膜4の他方面に塗布し、所定の温度で乾燥させることにより、薄膜状の電極膜として電解質膜4の他方面に接合される。 For the oxygen side electrode 3, for example, the porous simple substance and the catalyst are dispersed in a known electrolyte solution to prepare an electrode ink. Next, if necessary, the viscosity of the electrode ink is adjusted by blending an appropriate amount of an organic solvent such as alcohols, and then the electrode ink is prepared by an electrolyte membrane by a known method (for example, spray method, die coater method, etc.). 4 is applied to the other surface of the electrode 4 and dried at a predetermined temperature to be bonded to the other surface of the electrolyte membrane 4 as a thin electrode film.
これにより、電解質膜4、燃料側電極2および酸素側電極3は、電解質膜4の一方面に薄膜状の燃料側電極2が接合され、電解質膜4の他方面に薄膜状の酸素側電極3が接合されてなる膜・電極接合体を形成している。 As a result, the electrolyte membrane 4, the fuel side electrode 2, and the oxygen side electrode 3 are joined to the thin film fuel side electrode 2 on one surface of the electrolyte membrane 4, and the thin film oxygen side electrode 3 on the other surface of the electrolyte membrane 4. A membrane / electrode assembly is formed by bonding.
酸素側電極3における触媒の担持量は、特に限定されないが、例えば、0.1〜10.0mg/cm2、好ましくは、0.5〜5.0mg/cm2である。 Amount of catalyst supported in the oxygen-side electrode 3 is not particularly limited, for example, 0.1 to 10.0 mg / cm 2, preferably from 0.5 to 5.0 / cm 2.
酸素側電極3では、後述するように、供給される酸素(O2)と、電解質膜4を通過した水(H2O)と、外部回路13を通過した電子(e−)とを反応させて、水酸化物イオン(OH−)を生成させる。
In the oxygen side electrode 3, as will be described later, oxygen (O 2 ) supplied, water (H 2 O) that has passed through the electrolyte membrane 4, and electrons (e − ) that have passed through the
燃料電池セルSは、さらに、燃料供給部材5および酸素供給部材6を備えている。燃料供給部材5は、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面が、燃料側電極2に対向接触されている。そして、この燃料供給部材5には、燃料側電極2の全体に燃料を接触させるための燃料側流路7が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。なお、この燃料側流路7には、その上流側端部および下流側端部に、燃料供給部材5を貫通する供給口8および排出口9がそれぞれ連続して形成されている。
The fuel cell S further includes a fuel supply member 5 and an oxygen supply member 6. The fuel supply member 5 is made of a gas-impermeable conductive member, and one surface thereof is in opposed contact with the fuel-side electrode 2. The fuel supply member 5 is formed with a fuel-
また、酸素供給部材6も、燃料供給部材5と同様に、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面が、酸素側電極3に対向接触されている。そして、この酸素供給部材6にも、酸素側電極3の全体に酸素(空気)を接触させるための酸素側流路10が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。なお、この酸素側流路10にも、その上流側端部および下流側端部に、酸素供給部材6を貫通する供給口11および排出口12がそれぞれ連続して形成されている。
Similarly to the fuel supply member 5, the oxygen supply member 6 is made of a gas-impermeable conductive member, and one surface thereof is opposed to the oxygen side electrode 3. The oxygen supply member 6 is also formed with an oxygen-
この燃料電池1は、実際には、上記した燃料電池セルSが、複数積層されるスタック構造として形成される。そのため、燃料供給部材5および酸素供給部材6は、実際には、両面に燃料側流路7および酸素側流路10が形成されるセパレータとして構成される。
The
なお、図示しないが、この燃料電池1には、導電性材料によって形成される集電板が備えられており、集電板に備えられた端子から燃料電池1で発生した起電力を外部に取り出すことができるように構成されている。
Although not shown, the
また、図1においては、この燃料電池セルSの燃料供給部材5と酸素供給部材6とを外部回路13によって接続し、その外部回路13に電圧計14を介在させて、発生する電圧を計測するようにしている。
In FIG. 1, the fuel supply member 5 and the oxygen supply member 6 of the fuel cell S are connected by an
この燃料電池1においては、燃料が、改質などを経由することなく直接に、または、改質などを経由した上で、燃料側電極2に供給される。
In the
燃料としては、含水素燃料が挙げられる。 Examples of the fuel include hydrogen-containing fuel.
含水素燃料は、分子中に水素原子を含有する燃料であって、例えば、水素ガス、アルコール類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、水素ガスまたはヒドラジン類が挙げられる。 The hydrogen-containing fuel is a fuel containing hydrogen atoms in the molecule, and examples thereof include hydrogen gas, alcohols, and hydrazines, and preferably hydrogen gas or hydrazines.
ヒドラジン類として、具体的には、例えば、ヒドラジン(NH2NH2)、水加ヒドラジン(NH2NH2・H2O)、炭酸ヒドラジン((NH2NH2)2CO2)、塩酸ヒドラジン(NH2NH2・HCl)、硫酸ヒドラジン(NH2NH2・H2SO4)、モノメチルヒドラジン(CH3NHNH2)、ジメチルヒドラジン((CH3)2NNH2、CH3NHNHCH3)、カルボンヒドラジド((NHNH2)2CO)などが挙げられる。上記例示の燃料は、単独または2種類以上組み合わせて用いることができる。 Specific examples of hydrazines include hydrazine (NH 2 NH 2 ), hydrated hydrazine (NH 2 NH 2 .H 2 O), hydrazine carbonate ((NH 2 NH 2 ) 2 CO 2 ), hydrazine hydrochloride ( NH 2 NH 2 · HCl), hydrazine sulfate (NH 2 NH 2 · H 2 SO 4), monomethyl hydrazine (CH 3 NHNH 2), dimethylhydrazine ((CH 3) 2 NNH 2 , CH 3 NHNHCH 3), a carboxylic hydrazide ((NHNH 2 ) 2 CO) and the like. The fuels illustrated above can be used alone or in combination of two or more.
上記した燃料化合物のうち、炭素を含まない化合物、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどは、COおよびCO2の生成がなく、触媒の被毒が生じないことから、耐久性の向上を図ることができ、実質的なゼロエミッションを実現することができる。 Among the above fuel compounds, compounds that do not contain carbon, that is, hydrazine, hydrated hydrazine, hydrazine sulfate, etc., do not generate CO and CO 2 , and do not cause catalyst poisoning. Can be achieved, and substantially zero emission can be realized.
また、上記例示の燃料としては、上記の燃料化合物をそのまま用いてもよいが、上記例示の燃料化合物を、例えば、水および/またはアルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコールなど)などの溶液として用いることができる。この場合、溶液中の燃料化合物の濃度は、燃料化合物の種類によっても異なるが、例えば、1〜90質量%、好ましくは、1〜30質量%である。上記例示の溶媒は、単独または2種類以上組み合わせて用いることができる。 Further, as the above exemplified fuel, the above fuel compound may be used as it is. However, the above exemplified fuel compound may be water and / or alcohol (for example, lower alcohol such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, etc.) ) And the like. In this case, the concentration of the fuel compound in the solution varies depending on the type of the fuel compound, but is, for example, 1 to 90% by mass, preferably 1 to 30% by mass. The above exemplified solvents may be used alone or in combination of two or more.
さらに、燃料は、上記した燃料化合物をガス(例えば、蒸気)として用いることができる。 Further, as the fuel, the above-described fuel compound can be used as a gas (for example, vapor).
そして、酸素供給部材6の酸素側流路10に酸素(空気)を供給しつつ、燃料供給部材5の燃料側流路7に上記した燃料を供給すれば、酸素側電極3においては、次に述べるように、燃料側電極2で発生し、外部回路13を介して移動する電子(e−)と、燃料側電極2で発生する水(H2O)と、酸素(O2)とが反応して、水酸化物イオン(OH−)を生成する。生成した水酸化物イオン(OH−)は、アニオン交換膜からなる電解質膜4を、酸素側電極3から燃料側電極2へ移動する。そして、燃料側電極2においては、電解質膜4を通過した水酸化物イオン(OH−)と、燃料とが反応して、電子(e−)と水(H2O)とが生成する。生成した電子(e−)は、燃料供給部材5から外部回路13を介して酸素供給部材6に移動され、酸素側電極3へ供給される。また、生成した水(H2O)は、電解質膜4を燃料側電極2から酸素側電極3へ移動する。このような燃料側電極2および酸素側電極3における電気化学的反応によって、起電力が生じ、発電が行われる。
Then, if the above-described fuel is supplied to the fuel-
なお、この燃料電池1の運転条件は、特に限定されないが、例えば、燃料側電極2側の加圧が200kPa以下、好ましくは、100kPa以下であり、酸素側電極3側の加圧が200kPa以下、好ましくは、100kPa以下であり、燃料電池セルSの温度が0〜120℃、好ましくは、20〜80℃として設定される。
The operating conditions of the
そして、このような燃料電池1においては、電解質膜4に、上記の耐久性に優れる陰イオン交換樹脂を含む電解質膜が、用いられている。
In such a
そのため、本発明の陰イオン交換樹脂を用いて得られる本発明の電解質膜、および、そのような電解質膜を備える燃料電池は、耐久性に優れる。 Therefore, the electrolyte membrane of the present invention obtained by using the anion exchange resin of the present invention, and the fuel cell including such an electrolyte membrane are excellent in durability.
また、本発明は、上記した陰イオン交換樹脂を含む電極触媒層形成用バインダー、その電極触媒層形成用バインダーを含む電池電極触媒層、さらには、その電池電極触媒層を備える燃料電池を含んでいる。 The present invention also includes an electrode catalyst layer forming binder containing the anion exchange resin described above, a battery electrode catalyst layer containing the electrode catalyst layer forming binder, and a fuel cell comprising the battery electrode catalyst layer. Yes.
すなわち、燃料電池1では、上記した燃料側電極2および/または酸素側電極3の形成時において、陰イオン交換樹脂を電極触媒層形成用バインダーに含有させることができる。
That is, in the
陰イオン交換樹脂を電極触媒層形成用バインダーに含有させる方法として、具体的には、例えば、陰イオン交換樹脂を細断し、アルコール類などの適量の有機溶媒に溶解させることにより、電極触媒層形成用バインダーを調製する。 As a method for incorporating the anion exchange resin into the binder for forming the electrode catalyst layer, specifically, for example, the anion exchange resin is shredded and dissolved in an appropriate amount of an organic solvent such as alcohol to thereby form the electrode catalyst layer. A forming binder is prepared.
電極触媒層形成用バインダーにおいて、陰イオン交換樹脂の含有割合は、電極触媒層形成用バインダー100質量部に対して、例えば、2〜10質量部、好ましくは、2〜5質量部である。 In the electrode catalyst layer forming binder, the content ratio of the anion exchange resin is, for example, 2 to 10 parts by mass, or preferably 2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the electrode catalyst layer forming binder.
また、その電極触媒層形成用バインダーを、上記した燃料側電極2および/または酸素側電極3の触媒層(電池電極触媒層)の形成に用いることにより、陰イオン交換樹脂を、触媒層(電池電極触媒層)に含有させることができ、これにより、陰イオン交換樹脂を含む触媒層(電池電極触媒層)を備える燃料電池1を得ることができる。
Further, by using the electrode catalyst layer forming binder in the formation of the catalyst layer (battery electrode catalyst layer) of the fuel side electrode 2 and / or the oxygen side electrode 3 described above, the anion exchange resin is used as the catalyst layer (battery layer). Thus, the
そして、このような燃料電池1においては、電池電極触媒層の形成において、上記の耐久性に優れる陰イオン交換樹脂を含む電極触媒層形成用バインダーが、用いられている。
And in such a
そのため、本発明の陰イオン交換樹脂を用いて得られる本発明の電極触媒層形成用バインダー、また、その電極触媒層形成用バインダーを用いて得られる電池電極触媒層は、耐久性に優れており、優れたアニオン導電性を確保することができる。 Therefore, the electrode catalyst layer-forming binder of the present invention obtained using the anion exchange resin of the present invention, and the battery electrode catalyst layer obtained using the electrode catalyst layer-forming binder are excellent in durability. Excellent anion conductivity can be ensured.
その結果、そのような電池電極触媒層を備える燃料電池は、耐久性に優れており、優れたアニオン導電性を確保することができる。 As a result, the fuel cell provided with such a battery electrode catalyst layer is excellent in durability and can ensure excellent anion conductivity.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜設計を変形することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment of this invention is not limited to this, A design can be suitably changed in the range which does not change the summary of this invention.
本発明の燃料電池の用途としては、例えば、自動車、船舶、航空機などにおける駆動用モータの電源や、携帯電話機などの通信端末における電源などが挙げられる。 Applications of the fuel cell of the present invention include, for example, power sources for driving motors in automobiles, ships, airplanes, etc., and power sources in communication terminals such as mobile phones.
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。 Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
〔実施例1:陰イオン交換樹脂QPA(C3)の合成〕
<アルキルモノマーの合成>
窒素インレットおよび冷却管を備えた300mLの丸底三口フラスコに、4−クロロベンズアルデヒド(7.03g、50.0mmol)、エタノール(100mL)を加えて溶解し、3Mの水酸化ナトリウム(50mL、150mmol)および4’−クロロアセトフェノン(6.5mL、50.0mmol)を加えて室温で3h反応した。
[Example 1: Synthesis of anion exchange resin QPA (C3)]
<Synthesis of alkyl monomer>
4-Chlorobenzaldehyde (7.03 g, 50.0 mmol) and ethanol (100 mL) were added to a 300 mL round bottom three-necked flask equipped with a nitrogen inlet and a condenser to dissolve, and 3M sodium hydroxide (50 mL, 150 mmol) was dissolved. And 4′-chloroacetophenone (6.5 mL, 50.0 mmol) were added and reacted at room temperature for 3 h.
反応後、析出した淡黄色の組成生物を濾別回収し、純水で洗浄し、濾別回収した後、60℃一晩真空乾燥させることで淡黄色の固体を回収した。これにより、中間生成物である4,4’−ジクロロカルコンを収率90%で得た。 After the reaction, the deposited pale yellow composition organism was collected by filtration, washed with pure water, collected by filtration, and then vacuum dried at 60 ° C. overnight to collect a pale yellow solid. As a result, 4,4'-dichlorochalcone as an intermediate product was obtained in a yield of 90%.
窒素インレット、冷却管を備えた300mLの丸底三口フラスコに、4,4’−ジクロロカルコン(12.5g、45.1mmol)、ジクロロメタン(52mL)、トリエチルシラン(26mL、163mmol)およびトリフルオロ酢酸(26mL、340mmol)を加えて完全に溶解した後、50℃に昇温して45時間反応を行った。 A 300 mL round bottom three-necked flask equipped with a nitrogen inlet and a condenser tube was charged with 4,4′-dichlorochalcone (12.5 g, 45.1 mmol), dichloromethane (52 mL), triethylsilane (26 mL, 163 mmol) and trifluoroacetic acid ( 26 mL, 340 mmol) was added and completely dissolved, and then the temperature was raised to 50 ° C. and the reaction was performed for 45 hours.
反応後、反応溶液を炭酸水素ナトリウムで中和した後、分液ロートに移してジクロロメタンを加え、有機層を回収した。得られた有機層を、ジクロロメタンを取り除いた後、展開溶媒ヘキサンを用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。ヘキサンを取り除き、得られた白色結晶を60℃で一晩真空乾燥させた。得られた固体を10%のエタノール溶液中に溶解し、少量のPd/C(約1wt%)を加えて水素雰囲気化で撹拌後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、エタノールを取り除き、得られた白色個体を60℃で一晩真空乾燥させた。 After the reaction, the reaction solution was neutralized with sodium hydrogen carbonate, then transferred to a separatory funnel, dichloromethane was added, and the organic layer was recovered. The obtained organic layer was separated by silica gel column chromatography using hexane as a developing solvent after removing dichloromethane. Hexane was removed and the resulting white crystals were vacuum dried at 60 ° C. overnight. The obtained solid was dissolved in a 10% ethanol solution, a small amount of Pd / C (about 1 wt%) was added, and the mixture was stirred in a hydrogen atmosphere and then separated by silica gel column chromatography to remove ethanol. White solids were vacuum dried at 60 ° C. overnight.
これにより、下記式で示される白色のアルキルモノマー(l=3)を、収率80%で得た。 As a result, a white alkyl monomer (1 = 3) represented by the following formula was obtained in a yield of 80%.
<陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーの合成>
窒素インレット、メカニカルスターラーおよび冷却管を備えた100mLの丸底三口フラスコに、上記アルキルオリゴマー(0.252g、0.65mmol)、9,9−ビス(4−(−クロロフェニル)フルオレン(0.500g、1.62mmol)、2,2’−ビピリジン(0.534g、3.41mmol)、N,N−ジメチルアセトアミド(15mL)を加えた。この混合物を撹拌して、アルキルオリゴマー、9,9−ビス(4−(−クロロフェニル)フルオレンおよび2,2’−ビピリジンを溶解させた後に、ビス(シクロオクタ−1,5−ジエン)ニッケル(0)(0.940g、3.41mmol)を加え、80℃に加熱して3時間反応させた。
<Synthesis of anion exchange resin precursor polymer>
To a 100 mL round bottom three-necked flask equipped with a nitrogen inlet, a mechanical stirrer and a condenser tube, the above alkyl oligomer (0.252 g, 0.65 mmol), 9,9-bis (4-(-chlorophenyl) fluorene (0.500 g, 1.62 mmol), 2,2′-bipyridine (0.534 g, 3.41 mmol), N, N-dimethylacetamide (15 mL) was added and the mixture was stirred to give the alkyl oligomer, 9,9-bis ( After 4-(-chlorophenyl) fluorene and 2,2′-bipyridine are dissolved, bis (cycloocta-1,5-diene) nickel (0) (0.940 g, 3.41 mmol) is added and heated to 80 ° C. And reacted for 3 hours.
反応混合物をメタノール200mL中に滴下し反応を停止させ、粗生成物を析出させた。粗生成物を濾別回収し、濃塩酸100mL中で一晩撹拌した後、濾別回収し、純水、メタノールで数回洗浄後、60℃で一晩真空乾燥させた。 The reaction mixture was dropped into 200 mL of methanol to stop the reaction, and a crude product was precipitated. The crude product was collected by filtration, stirred in 100 mL of concentrated hydrochloric acid overnight, collected by filtration, washed several times with pure water and methanol, and then vacuum dried at 60 ° C. overnight.
これにより、下記式で示される淡黄色の陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーPA(C3)(l=3、m=1、n=0.17)を収率86%で得た。 As a result, a pale yellow anion exchange resin precursor polymer PA (C3) (l = 3, m = 1, n = 0.17) represented by the following formula was obtained in a yield of 86%.
<陰イオン交換基導入>
(クロロメチル化反応)
100mLのガラス反応容器に陰イオン交換樹脂前駆体ポリマー(0.31g)と1,1,2,2−テトラクロロエタン(21mL)を加えた。この混合物を撹拌して陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを溶解させた後に、アルゴンで置換したグローブボックス中において、クロロメチルメチルエーテル(4mL)、塩化亜鉛(0.029g、0.21mmol)、塩化チオニル(0.3mL)を加えて、80℃で3時間反応させた。
<Introducing anion exchange groups>
(Chloromethylation reaction)
An anion exchange resin precursor polymer (0.31 g) and 1,1,2,2-tetrachloroethane (21 mL) were added to a 100 mL glass reaction vessel. The mixture was stirred to dissolve the anion exchange resin precursor polymer and then in a glove box substituted with argon, chloromethyl methyl ether (4 mL), zinc chloride (0.029 g, 0.21 mmol), thionyl chloride. (0.3 mL) was added and reacted at 80 ° C. for 3 hours.
反応混合物をメタノール中に滴下して反応を停止させ、生成物を析出させた。生成物を濾別回収し、メタノールで数回洗浄後、60℃で一晩真空乾燥させた。 The reaction mixture was dropped into methanol to stop the reaction, and the product was precipitated. The product was collected by filtration, washed several times with methanol, and then vacuum dried at 60 ° C. overnight.
これにより、下記式で示されるクロロメチル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを収率92%で得た。 As a result, a chloromethylated anion exchange resin precursor polymer represented by the following formula was obtained in a yield of 92%.
<製膜>
クロロメチル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーを、溶液キャスト法により製膜した。
<Film formation>
A chloromethylated anion exchange resin precursor polymer was formed by a solution casting method.
すなわち、クロロメチル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマー(0.1g)を1,1,2,2−テトラクロロエタン(2mL)に溶解させ、綿を詰めたシリンジで濾過した。濾液をシリコンゴムで5×5cmに縁取りされたガラス板上に流し込み、水平に調節した50℃のホットプレート上で静置し、乾燥させることにより厚さ約25μmの透明な膜を得た。 That is, a chloromethylated anion exchange resin precursor polymer (0.1 g) was dissolved in 1,1,2,2-tetrachloroethane (2 mL) and filtered with a syringe filled with cotton. The filtrate was poured onto a glass plate bordered to 5 × 5 cm with silicon rubber, allowed to stand on a horizontally adjusted hot plate at 50 ° C., and dried to obtain a transparent film having a thickness of about 25 μm.
(四級化反応)
クロロメチル化された陰イオン交換樹脂前駆体ポリマーの膜を、トリメチルアミン45質量%水溶液中に40℃で2日間浸漬させ、不均一系で反応させた。
(Quaternization reaction)
The membrane of the chloromethylated anion exchange resin precursor polymer was immersed in an aqueous solution of 45% by mass of trimethylamine at 40 ° C. for 2 days and reacted in a heterogeneous system.
なお、この膜はイオン交換基(アンモニオ基)の対イオンが塩化物イオンであるため、1mol/L水酸化カリウム水溶液中に2日間浸漬させ脱気した純水で洗浄することにより、水酸化物イオン型へ変換した。 In addition, since the counter ion of the ion exchange group (ammonio group) is a chloride ion, this membrane is immersed in a 1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution for 2 days and washed with deaerated pure water to obtain a hydroxide. Converted to ionic form.
以上のようにして、下記式で示される、陰イオン交換樹脂QPA(C3)(l=3、m=1、n=0.17、IEC=0.58meq./g)の膜を得た。 As described above, an anion exchange resin QPA (C3) (l = 3, m = 1, n = 0.17, IEC = 0.58 meq./g) represented by the following formula was obtained.
〔実施例2:陰イオン交換樹脂QPA(C6)の合成〕
<アルキルモノマーの合成>
窒素インレットおよび冷却管を備えた300mLの丸底三口フラスコに、モノクロロベンゼン(50mL)、塩化アルミニウム(III)(13.33g、100mmol)を加え、氷浴中で十分撹拌した後、アジポイルクロリド(7.32g、40.0mmol)を徐々に滴下した。30分間撹拌した後、60℃に昇温して24時間反応を行った。
[Example 2: Synthesis of anion exchange resin QPA (C6)]
<Synthesis of alkyl monomer>
Monochlorobenzene (50 mL) and aluminum (III) chloride (13.33 g, 100 mmol) were added to a 300 mL round bottom three-necked flask equipped with a nitrogen inlet and a condenser, and after sufficient stirring in an ice bath, adipoyl chloride was added. (7.32 g, 40.0 mmol) was gradually added dropwise. After stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 60 ° C. and the reaction was performed for 24 hours.
反応後、反応溶液を0.2M塩酸水溶液100mL中に滴下し反応を停止させ、200mLの2−プロパノールを加え、生じた白色の沈殿を濾別回収した。得られた白色固体を100mLの2−プロパノールで洗浄し、濾別回収した後、60℃一晩真空乾燥させることで白色の固体を回収した。これにより、中間生成物であるアルキレン前駆モノマー1,6−ビス(クロロフェニル)ヘキサンジオンを収率65%で得た。
After the reaction, the reaction solution was dropped into 100 mL of 0.2 M hydrochloric acid aqueous solution to stop the reaction, 200 mL of 2-propanol was added, and the resulting white precipitate was collected by filtration. The obtained white solid was washed with 100 mL of 2-propanol, collected by filtration, and then vacuum-dried at 60 ° C. overnight to collect a white solid. Thereby, the
冷却管を備えた100mLのナスフラスコに、1,6−ビス(クロロフェニル)ヘキサンジオン(3.36g、10.0mmol)、トリエチルシラン(7.96mL、50.0mmol)およびトリフルオロ酢酸(15mL)を加え、40℃に昇温して20時間反応を行った。 In a 100 mL eggplant flask equipped with a condenser, 1,6-bis (chlorophenyl) hexanedione (3.36 g, 10.0 mmol), triethylsilane (7.96 mL, 50.0 mmol) and trifluoroacetic acid (15 mL) were added. In addition, the temperature was raised to 40 ° C. and the reaction was carried out for 20 hours.
反応後、反応溶液を炭酸水素ナトリウムで中和した後、分液ロートに移してジクロロメタンを加え、有機層を回収した。得られた有機層を、エバポレーターで余分なジクロロメタンを取り除いた後、展開溶媒ヘキサンを用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。ヘキサンを取り除き、得られた白色結晶を60℃で一晩真空乾燥させた。 After the reaction, the reaction solution was neutralized with sodium hydrogen carbonate, then transferred to a separatory funnel, dichloromethane was added, and the organic layer was recovered. The obtained organic layer was separated by silica gel column chromatography using a developing solvent hexane after removing excess dichloromethane with an evaporator. Hexane was removed and the resulting white crystals were vacuum dried at 60 ° C. overnight.
これにより、下記式で示される白色のアルキルモノマー(l=6)を、収率61%で得た。 As a result, a white alkyl monomer (1 = 6) represented by the following formula was obtained in a yield of 61%.
上記のアルキルオリゴマーを用いて、上記と同様の方法で、必要に応じて試薬の仕込み量を変更することにより、陰イオン交換樹脂QPA(C6)(l=6、m=1、n=0.44、IEC=0.87meq./g)の膜を得た。 By using the above-mentioned alkyl oligomer and changing the amount of the reagent as necessary in the same manner as described above, the anion exchange resin QPA (C6) (l = 6, m = 1, n = 0. 44, IEC = 0.87 meq./g).
〔実施例3:陰イオン交換樹脂QPA(C10)の合成〕
<アルキルモノマーの合成>
窒素インレットおよび冷却管を備えた300mLの丸底三口フラスコに、モノクロロベンゼン(50mL)、塩化アルミニウム(III)(13.33g、100mmol)を加え、氷浴中で十分撹拌した後、セバコイルクロリド(7.32g、40.0mmol)を徐々に滴下した。30分間撹拌した後、60℃に昇温して24時間反応を行った。
[Example 3: Synthesis of anion exchange resin QPA (C10)]
<Synthesis of alkyl monomer>
Monochlorobenzene (50 mL) and aluminum (III) chloride (13.33 g, 100 mmol) were added to a 300 mL round bottom three-necked flask equipped with a nitrogen inlet and a condenser, and after sufficient stirring in an ice bath, sebacoyl chloride ( 7.32 g, 40.0 mmol) was gradually added dropwise. After stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 60 ° C. and the reaction was performed for 24 hours.
反応後、反応溶液を0.2M塩酸水溶液100mL中に滴下し反応を停止させ、200mLの2−プロパノールを加え、生じた白色の沈殿を濾別回収した。得られた白色固体を100mLの2−プロパノールで洗浄し、濾別回収した後、60℃一晩真空乾燥させることで白色の固体を回収した。これにより、中間生成物であるアルキレン前駆モノマー1,10−ビス(クロロフェニル)デカンジオンを収率78%で得た。
After the reaction, the reaction solution was dropped into 100 mL of 0.2 M hydrochloric acid aqueous solution to stop the reaction, 200 mL of 2-propanol was added, and the resulting white precipitate was collected by filtration. The obtained white solid was washed with 100 mL of 2-propanol, collected by filtration, and then vacuum-dried at 60 ° C. overnight to collect a white solid. Thereby, the
冷却管を備えた100mLのナスフラスコに、1,10−ビス(クロロフェニル)デカンジオン(3.36g、10.0mmol)、トリフルオロ酢酸(15mL)およびトリエチルシラン(7.96mL、50.0mmol)を加え、40℃に昇温して20時間反応を行った。 Add 1,10-bis (chlorophenyl) decanedione (3.36 g, 10.0 mmol), trifluoroacetic acid (15 mL) and triethylsilane (7.96 mL, 50.0 mmol) to a 100 mL eggplant flask equipped with a condenser. The temperature was raised to 40 ° C. and the reaction was carried out for 20 hours.
反応後、反応溶液を炭酸水素ナトリウムで中和した後、分液ロートに移してジクロロメタンを加え、有機層を回収した。得られた有機層を、エバポレーターで余分なジクロロメタンを取り除いた後、展開溶媒ヘキサンを用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。ヘキサンを取り除き、得られた白色結晶を60℃で一晩真空乾燥させた。 After the reaction, the reaction solution was neutralized with sodium hydrogen carbonate, then transferred to a separatory funnel, dichloromethane was added, and the organic layer was recovered. The obtained organic layer was separated by silica gel column chromatography using a developing solvent hexane after removing excess dichloromethane with an evaporator. Hexane was removed and the resulting white crystals were vacuum dried at 60 ° C. overnight.
これにより、下記式で示される白色のアルキルモノマー(l=10)を、収率86%で得た。 As a result, a white alkyl monomer (1 = 10) represented by the following formula was obtained in a yield of 86%.
上記のアルキルオリゴマーを用いて、上記と同様の方法で、必要に応じて試薬の仕込み量を変更することにより、陰イオン交換樹脂QPA(C10)(l=10、m=1、n=0.51、IEC=2.10meq./g)の膜を得た。 By using the above alkyl oligomer and changing the amount of the reagent charged as necessary in the same manner as described above, the anion exchange resin QPA (C10) (l = 10, m = 1, n = 0. 51, IEC = 2.10 meq./g).
〔評価〕
<耐久試験>
実施例1〜3で得た陰イオン交換樹脂の膜に対し、耐久試験を行った。具体的には、試験前の陰イオン交換樹脂の膜のIR測定と、1M KOH水溶液(60℃)に1000時間浸漬後の陰イオン交換樹脂の膜のIR測定を行った。
[Evaluation]
<Durability test>
Durability tests were performed on the anion exchange resin membranes obtained in Examples 1-3. Specifically, IR measurement of the anion exchange resin membrane before the test and IR measurement of the anion exchange resin membrane after 1000 hours of immersion in a 1M KOH aqueous solution (60 ° C.) were performed.
実施例1〜3で得た陰イオン交換樹脂の膜は、耐久試験後もポリマー主鎖の解裂を示唆するピーク(C−Hに基づくピーク)が観測されず、優れた化学的安定性を有していた。 In the anion exchange resin membranes obtained in Examples 1 to 3, no peak (peak based on C—H) suggesting cleavage of the polymer main chain was observed even after the durability test, and excellent chemical stability was obtained. Had.
<引張試験>
実施例1〜3で得た陰イオン交換樹脂の膜に対し、引張試験を行った。Toshin Kogyo temperature control unit Bethel−3を搭載したShimazu universal testing instrument Autogragh AGS−J500Nを用い、恒温、恒湿に制御されたチャンバー内で行った。測定は、12mm×2mm(サンプル全体の面積:35mm×6mm)のダンベル型サンプル(DIN−53504−S3)を80℃、60%RHの条件下に保持後、10mm/minの速度で引っ張ることで応力−歪み曲線を得た(図2)。測定条件において、温度および湿度の安定化待ち時間は3時間とした。なお、図2には、比較例として、特許文献2に記載された実施例に基づいて合成した陰イオン交換樹脂(IEC=1.26)の膜に対し引張試験を行った結果も併せて示した。
<Tensile test>
A tensile test was performed on the anion exchange resin membranes obtained in Examples 1 to 3. The test was performed in a chamber controlled at constant temperature and humidity using a Shimazu universal testing instrument Autograph AGS-J500N equipped with a Toshin Kogyo temperature control unit Bethel-3. Measurement is performed by holding a dumbbell-shaped sample (DIN-53504-S3) of 12 mm × 2 mm (total area: 35 mm × 6 mm) under the conditions of 80 ° C. and 60% RH, and pulling at a speed of 10 mm / min. A stress-strain curve was obtained (FIG. 2). Under measurement conditions, the temperature and humidity stabilization waiting time was 3 hours. In addition, in FIG. 2, the result of having done the tension test with respect to the film | membrane of the anion exchange resin (IEC = 1.26) synthesize | combined based on the Example described in patent document 2 is also shown as a comparative example. It was.
一般に、IECが高い(IEC>2meq./g)とイオン基が水を抱え込んで膜全体の柔軟性が低下する傾向が見られるが、図2より、実施例1〜3で得たイオン交換樹脂の膜は、広範囲のIECで高い最大応力を示し、優れた柔軟性を有していた。また、伸び率は、電池用途において十分なものであった。 In general, when the IEC is high (IEC> 2 meq./g), the ionic groups tend to entrap water and the flexibility of the entire membrane tends to decrease. From FIG. 2, the ion exchange resins obtained in Examples 1 to 3 This film exhibited a high maximum stress over a wide range of IEC and had excellent flexibility. The elongation was sufficient for battery applications.
<動的粘弾性試験>
実施例1〜3で得た陰イオン交換樹脂の膜に対し、動的粘弾性試験を行った。アイティー計測ITK DVA−225動的粘弾性アナライザーを用い、相対湿度60%、40℃から90℃における貯蔵弾性率(E’(Pa))、損失弾性率(E’’(Pa))およびtanδの温度依存性測定した。サンプルは5mm×30mm、約25μmに切り出して設置し、加湿速度1%/minおよび昇温速度1℃/min条件で行った。なお、図3には、比較例として、特許文献2に記載された実施例に基づいて合成した陰イオン交換樹脂(IEC=1.26)の膜に対し動的粘弾性試験を行った結果も併せて示した。
<Dynamic viscoelasticity test>
A dynamic viscoelasticity test was performed on the anion exchange resin films obtained in Examples 1 to 3. Using ITK DVA-225 dynamic viscoelasticity analyzer, storage elastic modulus (E ′ (Pa)), loss elastic modulus (E ″ (Pa)) and tan δ at 60% relative humidity and 40 ° C. to 90 ° C. The temperature dependence of was measured. The sample was cut out and installed at 5 mm × 30 mm and about 25 μm, and the conditions were a humidification rate of 1% / min and a heating rate of 1 ° C./min. In FIG. 3, as a comparative example, the results of a dynamic viscoelasticity test performed on a membrane of an anion exchange resin (IEC = 1.26) synthesized based on the example described in Patent Document 2 are also shown. Also shown.
図3より、実施例1〜3で得た陰イオン交換樹脂の膜は、貯蔵弾性率および損失弾性率の温度依存性がなく、優れた耐熱性を有していた。 From FIG. 3, the anion exchange resin membranes obtained in Examples 1 to 3 had no temperature dependency of storage elastic modulus and loss elastic modulus, and had excellent heat resistance.
1 燃料電池
2 燃料側電極
3 酸素側電極
4 電解質膜
S 燃料電池セル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
下記式(2a)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているo−、m−もしくはp−フェニレン基、および/または下記式(2b)で示される、陰イオン交換基を有する置換基で置換されているジフェニル残基からなる親水性基、または、その親水性基の繰り返しからなる2価の親水ユニットと
を有し、
前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、直接結合を介して結合していることを特徴とする、陰イオン交換樹脂。
An o-, m- or p-phenylene group substituted with a substituent having an anion exchange group represented by the following formula (2a) and / or an anion exchange group represented by the following formula (2b): Having a hydrophilic group consisting of a diphenyl residue substituted with a substituent having, or a divalent hydrophilic unit consisting of repetition of the hydrophilic group,
The anion exchange resin, wherein the hydrophobic unit and the hydrophilic unit are bonded via a direct bond.
前記電解質膜を挟んで対向配置され、含水素燃料が供給される燃料側電極、および、酸素または空気が供給される酸素側電極と、
を備えたことを特徴とする、燃料電池。 An electrolyte membrane comprising the anion exchange resin according to any one of claims 1 to 4,
A fuel-side electrode that is disposed opposite to the electrolyte membrane and is supplied with hydrogen-containing fuel; and an oxygen-side electrode that is supplied with oxygen or air;
A fuel cell comprising:
前記電解質膜を挟んで対向配置され、含水素燃料が供給される燃料側電極、および、酸素または空気が供給される酸素側電極と
を備え、
前記燃料側電極および/または前記酸素側電極が、請求項7に記載の電池電極触媒層を含むことを特徴とする、燃料電池。 An electrolyte membrane;
A fuel-side electrode that is disposed opposite to the electrolyte membrane and is supplied with hydrogen-containing fuel, and an oxygen-side electrode that is supplied with oxygen or air,
The fuel cell according to claim 7, wherein the fuel side electrode and / or the oxygen side electrode includes the battery electrode catalyst layer according to claim 7.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111454432A (en) * | 2019-01-19 | 2020-07-28 | 国立大学山梨大学 | Anion exchange resin, electrolyte membrane, binder for forming electrode catalyst layer, cell electrode catalyst layer, and fuel cell |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012084536A (en) * | 2004-06-30 | 2012-04-26 | Tdk Corp | Direct alcohol fuel cell and method for producing the same |
US20150307654A1 (en) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | Sandia Corporation | Poly(phenylene alkylene)-based Ionomers |
JP2016044224A (en) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | タカハタプレシジョンジャパン株式会社 | Anion exchange resin, polymer electrolyte for fuel battery, binder for forming electrode catalyst layer, electrode catalyst layer, and fuel battery |
JP2017014423A (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-19 | 国立大学法人山梨大学 | Cation-exchange resin, and cation-exchange membrane and fuel battery electrolyte membrane using same |
US20170033385A1 (en) * | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Los Alamos National Security, Llc | Polyol-based compositions comprising cationic group-functionalized polyphenylene polymers |
-
2017
- 2017-02-22 JP JP2017030985A patent/JP6888778B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012084536A (en) * | 2004-06-30 | 2012-04-26 | Tdk Corp | Direct alcohol fuel cell and method for producing the same |
US20150307654A1 (en) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | Sandia Corporation | Poly(phenylene alkylene)-based Ionomers |
JP2016044224A (en) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | タカハタプレシジョンジャパン株式会社 | Anion exchange resin, polymer electrolyte for fuel battery, binder for forming electrode catalyst layer, electrode catalyst layer, and fuel battery |
JP2017014423A (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-19 | 国立大学法人山梨大学 | Cation-exchange resin, and cation-exchange membrane and fuel battery electrolyte membrane using same |
US20170033385A1 (en) * | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Los Alamos National Security, Llc | Polyol-based compositions comprising cationic group-functionalized polyphenylene polymers |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111454432A (en) * | 2019-01-19 | 2020-07-28 | 国立大学山梨大学 | Anion exchange resin, electrolyte membrane, binder for forming electrode catalyst layer, cell electrode catalyst layer, and fuel cell |
JP2020117568A (en) * | 2019-01-19 | 2020-08-06 | 国立大学法人山梨大学 | Anion exchange resin, electrolyte membrane, binder for forming electrode catalyst layer, cell electrode catalyst layer, and fuel cell |
JP7233642B2 (en) | 2019-01-19 | 2023-03-07 | 国立大学法人山梨大学 | Anion exchange resins, electrolyte membranes, binders for electrode catalyst layer formation, battery electrode catalyst layers and fuel cells |
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Publication number | Publication date |
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