JP2019057412A - 燃料電池用アイオノマーおよび触媒層 - Google Patents
燃料電池用アイオノマーおよび触媒層 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(1)疎水性ポリマー鎖セグメントBの両端部に親水性ポリマー鎖セグメントAを有する、アイオノマー。
(2)疎水性ポリマー鎖セグメントBの両末端に親水性ポリマー鎖セグメントAが共有結合している(1)に記載のアイオノマー。
(3)前記セグメントAがイオン交換基を有し、前記セグメントBが酸型官能基を有さない、(1)または(2)に記載のアイオノマー。
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載のアイオノマーおよび触媒を備える、燃料電池用触媒層。
本発明においてアイオノマーとは、燃料電池用触媒層に使用される高分子電解質をいう。本発明のアイオノマーは親水性ポリマー鎖セグメントAと疎水性ポリマー鎖セグメントBを備えるABA型ブロックポリマーである。疎水性ポリマー鎖セグメントBの両端に親水性ポリマー鎖セグメントAが共有結合していることが好ましい。
ポリマー鎖セグメントとはモノマーを重合してなるポリマー鎖であって、共重合体を構成するセグメントをいう。親水性ポリマー鎖セグメントA(以下単に「セグメントA」ともいう)は、疎水性ポリマー鎖セグメントB(以下単に「セグメントB」ともいう)に比べて相対的に親水性が高い。親水性は主鎖の構造や親水性基を導入することで調整できる。しかし本発明においてはイオン導電性、好ましくはプロトン導電性を有する必要があることから、セグメントAはイオン交換基を有することで親水性であり、セグメントBはイオン交換基を有さないことでセグメントAに比べて疎水性であることが好ましい。イオン交換基としては、カチオン交換用の酸型官能基や、アニオン交換用の塩基型官能基が挙げられる。前者はPEMFCに、後者はAEMFCに好適である。
本発明の触媒層は本発明のアイオノマーおよび触媒を備える。触媒層は必要に応じて担体を備えてもよい。担体とは触媒を担持するための支持体であり、炭素、金属窒化物、金属炭化物、または金属酸化物であることが好ましい。さらに担体は多孔質であることが好ましく、多孔質炭素であることが特に好ましい。担体は粒子状であることが好ましく、その平均粒子径は10〜100nm程度であることが好ましい。担体が多孔質体である場合、平均細孔径は2〜10nm程度であることが好ましい。
2 触媒
3 担体
4 水
5 従来のアイオノマー
Claims (4)
- 疎水性ポリマー鎖セグメントBの両端部に親水性ポリマー鎖セグメントAを有する、アイオノマー。
- 疎水性ポリマー鎖セグメントBの両末端に親水性ポリマー鎖セグメントAが共有結合している請求項1に記載のアイオノマー。
- 前記セグメントAがイオン交換基を有し、前記セグメントBが酸型官能基を有さない、請求項1または2に記載のアイオノマー。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のアイオノマーおよび触媒を備える、燃料電池用触媒層。
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