JP2022176792A - Alkaline water electrolysis diaphragm, and method of producing the same - Google Patents

Alkaline water electrolysis diaphragm, and method of producing the same Download PDF

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Shinya Nakayama
寛信 芥川
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Abstract

To provide an alkaline water electrolysis diaphragm excellent in the stability of ion conductivity in a hot alkali.SOLUTION: The alkaline water electrolysis diaphragm comprising a porous layer including an organic polymer and an inorganic particle. The porous layer is a layer constituting at least one surface of the diaphragm, is characterized in that the content of macro-voids having a long diameter of 30 μm or larger on the cross section in the thickness direction of the porous layer is 40% or less, and X represented by the following formula (1) is 0.6 or greater. Formula (1): X=air permeability of diaphragm (second)/thickness of diaphragm (μm).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、アルカリ水電解用隔膜、及びその製造方法に関する。より詳しくは、熱アルカリ中におけるイオン伝導性の安定性に優れる、アルカリ水電解用隔膜、及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a diaphragm for alkaline water electrolysis and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a diaphragm for alkaline water electrolysis, which has excellent stability of ion conductivity in hot alkali, and a method for producing the same.

水の電気分解(「電解」ともいう。)は、水素ガスの工業的な製造方法の一つとして知られており、一般的に、導電性を高めるために水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等を電解質として添加した水に電流を印加することにより行われる。このような水の電気分解には、陽極(アノード)と陰極(カソード)がそれぞれ配置された陽極室と陰極室を有し、これらが隔膜により仕切られた電解槽が使用される。 Electrolysis of water (also called "electrolysis") is known as one of the industrial production methods of hydrogen gas. This is done by applying an electric current to water added as an electrolyte. For such electrolysis of water, an electrolytic cell is used which has an anode chamber and a cathode chamber in which an anode and a cathode are respectively arranged and which are separated by a diaphragm.

水の電気分解は、電子(又はイオン)の移動により行われる。そのため、上記隔膜には、電気分解反応が効率良く行われるために、高いイオン伝導性が必要とされる。更に、水の電気分解は、30%程度の高濃度のアルカリ水を使用して、80~100℃、場合によっては1MPa以上の高圧力下で行われるため、高いイオン伝導性を維持するためには、耐熱性、耐アルカリ性等も必要とされる。 Electrolysis of water is performed by the transfer of electrons (or ions). Therefore, the diaphragm is required to have high ionic conductivity in order for the electrolysis reaction to take place efficiently. Furthermore, since the electrolysis of water is performed using high-concentration alkaline water of about 30% at 80 to 100 ° C. and in some cases under a high pressure of 1 MPa or more, in order to maintain high ionic conductivity are also required to have heat resistance and alkali resistance.

水の電気分解に使用される隔膜としては、非溶媒誘起相分離法(NIPS法)によって製造された多孔性膜がこれまでに種々知られている。非溶媒誘起相分離法による多孔性膜の製膜においては、溶媒と非溶媒の置換速度等により孔径等の多孔構造が影響され、たとえば、溶媒と非溶媒の置換速度を小さくすることにより、マクロボイドのような粗大な孔が多孔性膜の表面に生成し難いことが一般的に知られている。そして溶媒と非溶媒の置換速度は、多孔性膜を作成するために用いる塗料組成物へのポリビニルピロリドンや塩化リチウム等の親水性添加剤の添加や該親水性添加剤による塗料組成物の親水化や増粘等により影響されることが知られている(たとえば非特許文献1、非特許文献2)。 Various porous membranes manufactured by a non-solvent induced phase separation method (NIPS method) have been known as diaphragms used for electrolysis of water. In the production of porous membranes by the non-solvent-induced phase separation method, the porous structure such as pore size is affected by the rate of substitution between the solvent and the non-solvent. It is generally known that coarse pores such as voids are difficult to form on the surface of a porous membrane. The substitution rate of the solvent and the non-solvent depends on the addition of a hydrophilic additive such as polyvinylpyrrolidone or lithium chloride to the coating composition used to prepare the porous membrane, or the hydrophilicity of the coating composition by the hydrophilic additive. It is known that it is affected by , thickening, etc. (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).

また、水の電気分解に用いられる隔膜においては、隔膜のイオン伝導性を高いものとするために、樹脂からなる隔膜中に無機粒子を含有させることが知られている(たとえば、特許文献1、特許文献2)。 Further, in a diaphragm used for electrolysis of water, it is known to incorporate inorganic particles into a diaphragm made of a resin in order to increase the ionic conductivity of the diaphragm (for example, Patent Document 1, Patent document 2).

国際公開第2019/021774号公報International Publication No. 2019/021774 特開2020-169349号公報JP 2020-169349 A

Desalination,2006,Vol.192,p.190-197Desalination, 2006, Vol. 192, p. 190-197 Desalination,1988,Vol.68,p.167-177Desalination, 1988, Vol. 68, p. 167-177

本発明者らの検討によれば、無機粒子を配合した多孔質層を有する隔膜はイオン伝導性に優れるものの、該多孔質層を有する隔膜をアルカリ水電解用隔膜として使用すると、イオン伝導性が経時的に変動し易いという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、熱アルカリ中におけるイオン伝導性の安定性に優れるアルカリ水電解用隔膜を提供することを目的とする。
According to the studies of the present inventors, although a diaphragm having a porous layer containing inorganic particles has excellent ion conductivity, when the diaphragm having the porous layer is used as a diaphragm for alkaline water electrolysis, the ion conductivity is poor. There is a problem that it tends to fluctuate over time.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a diaphragm for alkaline water electrolysis which is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkali.

本発明者は、無機粒子を含有する多孔質層を有する隔膜について検討した結果、イオン伝導性の安定性には多孔質層に含まれるマクロボイドの大きさと含有量が深く関与していることを見いだした。さらに隔膜における多孔構造の指標として単位膜厚あたりのガス透過性もイオン伝導性の安定性に影響することを知見した。そして、多孔質層を形成するための無機粒子を含む組成物として、特定の粘度特性を有する組成物を用いることにより、マクロボイドの生成、成長が抑制され、多孔構造が制御された多孔質層を有する隔膜が得られ、得られた隔膜は、イオン伝導性の安定性に優れるものとなることを見いだし、本発明を完成した。 The present inventors have investigated a diaphragm having a porous layer containing inorganic particles, and found that the size and content of macrovoids contained in the porous layer are deeply involved in the stability of ionic conductivity. Found. Furthermore, it was found that the gas permeability per unit thickness, as an index of the porous structure of the diaphragm, also affects the stability of the ionic conductivity. Then, by using a composition having specific viscosity characteristics as the composition containing inorganic particles for forming the porous layer, the generation and growth of macrovoids are suppressed, and the porous layer has a controlled porous structure. The present inventors have completed the present invention based on the finding that a diaphragm having a

すなわち、本発明のアルカリ水電解用隔膜は、有機ポリマーおよび無機粒子を含む多孔質層を有するアルカリ水電解用隔膜であって、
該多孔質層は、該隔膜の少なくとも一方の表面を構成する層であり、該多孔質層の厚み方向の断面における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下であり、
下記式(1)で表されるXが0.6以上である
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜である。
X=隔膜の透気度(秒)/隔膜の膜厚(μm) (1)
That is, the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is a diaphragm for alkaline water electrolysis having a porous layer containing an organic polymer and inorganic particles,
The porous layer is a layer constituting at least one surface of the diaphragm, and the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more in a cross section in the thickness direction of the porous layer is 40% or less,
The diaphragm for alkaline water electrolysis is characterized in that X represented by the following formula (1) is 0.6 or more.
X = air permeability of diaphragm (seconds)/thickness of diaphragm (μm) (1)

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、熱アルカリ中におけるイオン伝導性の安定性に優れる。そのため、アルカリ水電解装置に本発明のアルカリ水電解用隔膜を用いれば、長期間安定して高純度の水素ガスを製造することができる。 The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkali. Therefore, by using the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention in an alkaline water electrolysis apparatus, high-purity hydrogen gas can be stably produced for a long period of time.

塗布時における最大剪断速度を説明するための概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the maximum shear rate during application;

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention will be described in detail below.
A combination of two or more of the individual preferred embodiments of the invention described below is also a preferred embodiment of the invention.

1.アルカリ水電解用隔膜
本発明の実施形態1である、アルカリ水電解用隔膜について説明する。
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、有機ポリマーおよび無機粒子を含む多孔質層を有するアルカリ水電解用隔膜であって、
該多孔質層は、該隔膜の少なくとも一方の表面を構成する層であり、該多孔質層の厚み方向の断面における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下であり、
下記式(1)で表されるXが0.6以上である
ことを特徴とする。
X=隔膜の透気度(秒)/隔膜の膜厚(μm) (1)
なお、本明細書において、有機ポリマーおよび無機粒子を含む多孔質層を単に多孔質層ともいう。
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、その少なくとも一方の表面を構成する層として、有機ポリマーおよび無機粒子を含む多孔質層を含む。すなわち、本発明のアルカリ水電解用隔膜を構成する多孔質層は、該隔膜の少なくとも一方の表面を構成する層である。該多孔質層を有することにより、多くの電解液を含浸することができ、イオン透過性が発揮される。
1. Diaphragm for Alkaline Water Electrolysis A diaphragm for alkaline water electrolysis, which is Embodiment 1 of the present invention, will be described.
The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is a diaphragm for alkaline water electrolysis having a porous layer containing an organic polymer and inorganic particles,
The porous layer is a layer constituting at least one surface of the diaphragm, and the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more in a cross section in the thickness direction of the porous layer is 40% or less,
It is characterized in that X represented by the following formula (1) is 0.6 or more.
X = air permeability of diaphragm (seconds)/thickness of diaphragm (μm) (1)
In this specification, a porous layer containing an organic polymer and inorganic particles is also simply referred to as a porous layer.
The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention includes a porous layer containing an organic polymer and inorganic particles as a layer constituting at least one surface thereof. That is, the porous layer constituting the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is a layer constituting at least one surface of the diaphragm. By having the porous layer, a large amount of electrolytic solution can be impregnated, and ion permeability is exhibited.

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、上記多孔質層のみから構成されていてもよいが、さらに多孔性支持体を含んでいてもよい。上記多孔性支持体を更に含むことにより、上記多孔質層の強度が向上し、アルカリ水電解用隔膜の強度を向上させることができ、電解中のイオン透過膜の破損等を抑制することができる。上記多孔性支持体は、シート状の部材であることが好ましい。 The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention may be composed only of the porous layer, or may further include a porous support. By further including the porous support, the strength of the porous layer can be improved, the strength of the diaphragm for alkaline water electrolysis can be improved, and the breakage of the ion permeable membrane during electrolysis can be suppressed. . The porous support is preferably a sheet-like member.

本発明のアルカリ水電解用隔膜が多孔性支持体を含む場合、該多孔質層が該隔膜の少なくとも一方の表面を構成する形態である限り、その形態は特に限定されない。たとえば、上記アルカリ水電解用隔膜の構成としては、多孔質層が多孔性支持体の一方の面に積層されている形態(1)、多孔質層が多孔性支持体の両方の面上に積層されている形態(2)が好ましい実施形態としてあげられる。 When the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention contains a porous support, its form is not particularly limited as long as the porous layer constitutes at least one surface of the diaphragm. For example, the structure of the diaphragm for alkaline water electrolysis includes a mode (1) in which a porous layer is laminated on one side of a porous support, and a porous layer is laminated on both sides of a porous support. Form (2) described above is a preferred embodiment.

さらに、形態(1)であって、多孔質層を構成する有機ポリマーおよび無機粒子と同様の有機ポリマーおよび/または無機粒子が、多孔性支持体の内部の一部または全部に含まれる形態(1a)も好ましい実施形態である。
同様に、形態(2)であって、少なくとも一方の多孔質層を構成する有機ポリマーおよび無機粒子と同様の有機ポリマーおよび/または無機粒子が、多孔性支持体の内部の一部または全部に含まれる形態(2a)も好ましい実施形態である。
Furthermore, in the form (1), the organic polymer and / or inorganic particles similar to the organic polymer and inorganic particles constituting the porous layer are contained in part or all of the inside of the porous support (1a ) is also a preferred embodiment.
Similarly, in form (2), the organic polymer and/or inorganic particles similar to the organic polymer and inorganic particles constituting at least one of the porous layers are contained in part or all of the interior of the porous support. Form (2a) is also a preferred embodiment.

上記形態(1a)の中でも、多孔性支持体の一方の面に、上記多孔質層を有し、且つ多孔質層と多孔性支持体との界面より多孔性支持体の内部の一部または全部に、多孔質層を構成する材料と同様の成分が含侵してなる層(含侵層)を有する形態(1b)が好ましい実施形態としてあげられる。
同様に、上記形態(2a)の中でも、多孔性支持体の両方の面に、上記多孔質層を有し、且つ多孔質層と多孔性支持体との界面より多孔性支持体の内部の一部または全部に、少なくとも一方の多孔質層を構成する材料と同様の成分が含侵してなる層(含侵層)を有する形態(2b)があげられる。
Among the above modes (1a), one surface of the porous support has the above porous layer, and a part or all of the inside of the porous support is removed from the interface between the porous layer and the porous support. Another preferred embodiment is a form (1b) having a layer (impregnated layer) impregnated with the same component as the material constituting the porous layer.
Similarly, in the above mode (2a), the porous support has the above porous layers on both sides of the porous support, and a portion of the inside of the porous support is formed from the interface between the porous layer and the porous support. A form (2b) having a layer (impregnated layer) impregnated with a component similar to the material constituting at least one porous layer in part or all of the porous layer (2b).

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、なかでも、隔膜の強度がより一層高くなる点で、上記形態(1a)、(1b)、(2a)または(2b)が好ましく、中でも形態(1b)または(2b)がより好ましく、形態(1b)がさらに好ましい。 Among them, the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention preferably has the above-described form (1a), (1b), (2a) or (2b) in that the strength of the diaphragm is further increased. (2b) is more preferred, and form (1b) is even more preferred.

上述したように本発明のアルカリ水電解用隔膜は、その表面層を構成する少なくとも一つの多孔質層は、多孔質層の厚み方向の断面における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下である。「多孔質層の厚み方向の断面における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下である」との条件を条件(Y)ともいう。また、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率を、単にマクロボイド含有率ということもある。 As described above, in the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, at least one porous layer constituting the surface layer has a macrovoid content of 30 μm or more in the cross section in the thickness direction of the porous layer. 40% or less. The condition that "the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more in the cross section in the thickness direction of the porous layer is 40% or less" is also referred to as condition (Y). Also, the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more is sometimes simply referred to as the macrovoid content.

本発明のアルカリ水電解用隔膜が多孔性支持体を含む場合において、その形態によらず、本発明のアルカリ水電解用隔膜の表面を構成する多孔質層の少なくとも1つは条件(Y)を満足する。本発明のアルカリ水電解用隔膜の表面を構成する多孔質層が両面にある場合は、いずれの多孔質層も条件(Y)を満足することが好ましい。 When the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention contains a porous support, regardless of its form, at least one of the porous layers constituting the surface of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention satisfies the condition (Y). Be satisfied. When there are porous layers forming the surface of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention on both sides, both porous layers preferably satisfy the condition (Y).

本発明において、マクロボイドとは、長径が10μm以上、短径が5μm以上であるボイドを意味する。長径および短径は以下のようにして決定する。
すなわち、本発明のアルカリ水電解用隔膜における厚み方向、すなわち、隔膜の表面に対して垂直方向に切断した隔膜断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)で観察し、測定対象とする多孔質層の断面観察画像を得る。電界放出型走査電子顕微鏡による撮影倍率は特に限定されないが、マクロボイドの大きさ等を勘案すれば、100~2000倍であることが好ましく、200~1000倍であることがより好ましい。
In the present invention, a macrovoid means a void having a major axis of 10 μm or more and a minor axis of 5 μm or more. The length and breadth are determined as follows.
That is, the thickness direction of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, that is, the cross section of the diaphragm cut in the direction perpendicular to the surface of the diaphragm is observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and used as a measurement target. A cross-sectional observation image of the porous layer is obtained. Although the imaging magnification of the field emission scanning electron microscope is not particularly limited, it is preferably 100 to 2,000 times, more preferably 200 to 1,000 times, in consideration of the size of macrovoids and the like.

上記長径および短径は、得られた断面観察画像において観察されるボイド像より、厚み方向長さ(Lt)および面方向長さ(Lf)を求め、(Lt)および(Lf)の内、大きい方を長径,小さい方を短径とする。 The length in the thickness direction (Lt) and the length in the plane direction (Lf) are obtained from the void image observed in the obtained cross-sectional observation image, and the major axis and the minor axis are larger than (Lt) and (Lf). The longer diameter is the longer diameter, and the smaller diameter is the shorter diameter.

厚み方向長さ(Lt)は、隔膜の厚み方向、すなわち、隔膜の表面に対して垂直方向における長さであり、具体的には、ボイドにおける隔膜(多孔質膜)表面に最も近い点と、その反対側の表面に最も近い点との、隔膜の厚み方向(隔膜の表面に対して垂直方法)における距離を該ボイドの厚み方向長さ(Lt)とする。該ボイドの面積(S)を厚み方向長さ(Lt)で除した値を該ボイドの面方向長さ(Lf)とする。このようにして求めた(Lt),(Lf)の内、大きい方を該ボイドの長径(Lb),小さい方を短径(Ls)とする。 The thickness direction length (Lt) is the thickness direction of the diaphragm, that is, the length in the direction perpendicular to the surface of the diaphragm. Specifically, the point closest to the diaphragm (porous membrane) surface in the void, The distance in the thickness direction of the diaphragm (perpendicular to the surface of the diaphragm) from the point closest to the opposite surface is defined as the thickness direction length (Lt) of the void. A value obtained by dividing the area (S) of the void by the length (Lt) in the thickness direction is defined as the length (Lf) of the void in the plane direction. Among (Lt) and (Lf) obtained in this manner, the larger one is taken as the major axis (Lb) of the void, and the smaller one as the minor axis (Ls).

上記ボイドにおける厚み方向長さ(Lt)、面積(S)は、上記断面観察画像を、画像解析ソフト(例えば、Scion Image、Scion社製)を用いて、ボイド部分を暗部として抽出し、求めることができる。 The thickness direction length (Lt) and area (S) of the voids are obtained by extracting the void portions as dark portions from the cross-sectional observation image using image analysis software (eg, Scion Image, manufactured by Scion). can be done.

このようにして求めた長径が10μm以上、短径が5μm以上のボイドをマクロボイドというが、本発明のアルカリ水電解用隔膜においては、その表面層を構成する少なくとも一つの多孔質層が、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下であることが重要である。 A void having a major axis of 10 μm or more and a minor axis of 5 μm or more determined in this way is called a macrovoid. It is important that the content of macrovoids with a diameter of 30 μm or more is 40% or less.

上記マクロボイド含有率は、上記断面観察画像における、多孔質層の面積に対する長径が30μm以上であるマクロボイドの合計面積の割合(百分率)を意味する。通常、上記断面観察画像において、隔膜(多孔質膜)の厚み方向における多孔質層の厚み(全厚み)と、隔膜(多孔質層)の面方向における長さ400μmの線分で囲まれた領域を測定領域とする。 The macrovoid content rate means the ratio (percentage) of the total area of macrovoids having a major axis of 30 μm or more to the area of the porous layer in the cross-sectional observation image. Usually, in the cross-sectional observation image, the area surrounded by the thickness (total thickness) of the porous layer in the thickness direction of the diaphragm (porous membrane) and the line segment with a length of 400 μm in the planar direction of the diaphragm (porous layer) is the measurement area.

そして、上記測定領域において、画像解析ソフト(例えば、Scion Image、Scion社製)を用いて、長径が30μm以上であるマクロボイドの総面積(すなわち、該マクロボイドの個々の面積の合計)(Sy)および上記測定領域の面積(St)を求め、(St)に対する(Sy)の割合(百分率)を求め、得られた値を、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率とする。 Then, in the measurement region, using image analysis software (eg, Scion Image, manufactured by Scion), the total area of macrovoids having a major axis of 30 μm or more (that is, the total area of the individual macrovoids) (Sy ) and the area (St) of the measurement region, the ratio (percentage) of (Sy) to (St) is determined, and the obtained value is defined as the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more.

本発明のアルカリ水電解用隔膜における多孔質層は、上述のようにして求めた長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下である。本発明のアルカリ水電解用隔膜が、さらに引張強度等の強度特性にも優れる観点から、上記マクロボイド含有率が35%以下であることが好ましく、より好ましくは30%以下であり、さらに好ましくは25%以下である。 In the porous layer of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, the content of macrovoids having a length of 30 μm or more determined as described above is 40% or less. From the viewpoint that the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is also excellent in strength properties such as tensile strength, the macrovoid content is preferably 35% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably. 25% or less.

また同様の理由から、同様にして求めた長径が20μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下であることが好ましい。より好ましくは35%以下であり、さらに好ましくは30%以下であり、最も好ましくは25%以下である。 For the same reason, it is preferable that the content of macrovoids having a length of 20 μm or more determined in the same manner is 40% or less. It is more preferably 35% or less, still more preferably 30% or less, and most preferably 25% or less.

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、下記式(1)で表されるXが0.6以上である。
X=隔膜の透気度(秒)/隔膜の膜厚(μm) (1)
式(1)において、隔膜の透気度は、隔膜の透気度を意味する。透気度は従来公知の測定方法により求めることができ、市販の測定装置を用いて測定した値を採用することができる。測定時に用いるガスは空気である。たとえば、王研式透気度試験機(旭精工社製、型番:EGBO)を用いて透気度を測定し、その測定値を本発明のアルカリ水電解用隔膜の透気度とすることができる。一試料について、複数箇所、たとえば3点を任意に選んで測定し、その平均値を透気度とすることが好ましい。
In the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, X represented by the following formula (1) is 0.6 or more.
X = air permeability of diaphragm (seconds)/thickness of diaphragm (μm) (1)
In the formula (1), the air permeability of the diaphragm means the air permeability of the diaphragm. The air permeability can be determined by a conventionally known measuring method, and a value measured using a commercially available measuring device can be adopted. The gas used for measurement is air. For example, the air permeability is measured using an Oken type air permeability tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model number: EGBO), and the measured value is used as the air permeability of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention. can. It is preferable to arbitrarily select and measure a plurality of points, for example, three points for one sample, and take the average value as the air permeability.

式(1)における、隔膜の膜厚は、本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みを意味する。測定方法はマイクロメーターにより測定した値を採用する。通常、複数箇所、たとえば10点を任意に選んで測定し、その平均値を、隔膜の膜厚とすることが好ましい。マイクロメーターとしては市販品、たとえば、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いることが好ましい。 The film thickness of the diaphragm in the formula (1) means the thickness of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention. As for the measurement method, values measured with a micrometer are adopted. Usually, it is preferable to measure the thickness at a plurality of points, for example, 10 points, and take the average value as the film thickness of the diaphragm. As the micrometer, it is preferable to use a commercially available product such as Digimatic Micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation).

上記の測定方法により測定した、本発明のアルカリ水電解用隔膜の透気度(秒)、膜厚(μm)を用いて、Xを求めることができる。Xは、0.65以上であることがより好ましく、0.70以上であることがさらに好ましく、0.75以上であることが特に好ましい。一方、Xの上限は特に限定されないが、4.00以下であることが好ましく、3.50以下であることがより好ましい。 X can be determined using the air permeability (seconds) and film thickness (μm) of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention measured by the above-described measuring method. X is more preferably 0.65 or more, still more preferably 0.70 or more, and particularly preferably 0.75 or more. On the other hand, although the upper limit of X is not particularly limited, it is preferably 4.00 or less, more preferably 3.50 or less.

本発明のアルカリ水電解用隔膜について、上記マクロボイド含有率および上記Xを求めるための透気度、膜厚を測定するにあたり、該隔膜の任意の部分を測定試料とすることができるが、隔膜がシート状である場合、シートの中心をその中心とし、シートの面方向の全面積の80%となる面積の円を描いた時、該円の範囲内より、測定部位を選択する(測定試料を得る)ことが好ましい。 Regarding the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, any portion of the diaphragm can be used as a measurement sample in measuring the air permeability and film thickness for obtaining the above macrovoid content rate and X above. is in the form of a sheet, draw a circle with the center of the sheet as the center and 80% of the total area in the plane direction of the sheet. ) is preferred.

該選択部位としては1か所であってもよいが、3か所以上が好ましく、5か所が好ましい。そして、選択した各箇所について、上記マクロボイドの含有率、Xをそれぞれ測定し、それぞれの単純平均値を該隔膜における、マクロボイド含有率、Xとすることが好ましい。 The selection site may be one, but preferably three or more, more preferably five. Then, it is preferable to measure the content rate of macrovoids, X, for each of the selected locations, and take a simple average value of the measured values as the content rate of macrovoids, X, in the diaphragm.

上記多孔質層は、有機ポリマー、及び、無機粒子を含む。
上記有機ポリマーとしては、フッ素系樹脂、オレフィン系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等が挙げられる。
The porous layer contains an organic polymer and inorganic particles.
Examples of the organic polymer include fluorine-based resins, olefin-based resins, and aromatic hydrocarbon-based resins.

上記フッ素系樹脂としては、例えば、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
上記オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げられる。
Examples of the fluorine-based resin include ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polytetra fluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polychlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer and the like.
Examples of the olefin resin include polyethylene, polypropylene, polybutene, polymethylpentene, and the like.
Examples of the aromatic hydrocarbon resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polybutylene naphthalate, polystyrene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylsulfone, polyarylate, polyetherimide, polyimide, and polyamideimide. etc.

なかでも、上記有機ポリマーは、耐熱性、耐圧性や耐アルカリ性に優れる点で、芳香族炭化水素系樹脂であることが好ましく、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、隔膜を容易に製造することができる点で、ポリスルホンがさらに好ましい。上記有機ポリマーは、1種のみ使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Among them, the organic polymer is preferably an aromatic hydrocarbon resin in terms of excellent heat resistance, pressure resistance and alkali resistance, and is selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone, and polyphenylsulfone. At least one is more preferable, and polysulfone is even more preferable in that the diaphragm can be easily produced. Only one kind of the organic polymer may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中5~40質量%であることが好ましい。上記有機ポリマーの含有量が上述の範囲であると、アルカリ溶液中での隔膜からの無機成分の溶出が抑制できる。上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中7質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。 The content of the organic polymer is preferably 5 to 40% by mass based on 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. When the content of the organic polymer is within the above range, elution of inorganic components from the diaphragm in an alkaline solution can be suppressed. The content of the organic polymer is more preferably 7% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and more preferably 35% by mass or less in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis, It is more preferably 30% by mass or less.

上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含まない場合、アルカリ水電解用隔膜100質量%中28~40質量%であることが好ましい。上記有機ポリマーの含有量が上述の範囲であると、上記有機ポリマーによって制御されたボイド構造を隔膜内に形成しやすくなる。上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中、31質量%以上であることがより好ましく、38質量%以下であることがより好ましく、36質量%以下であることが更に好ましい。 The content of the organic polymer is preferably 28 to 40% by mass based on 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis when the diaphragm for alkaline water electrolysis does not contain a porous support, which will be described later. When the content of the organic polymer is within the above range, a void structure controlled by the organic polymer can be easily formed in the diaphragm. The content of the organic polymer is more preferably 31% by mass or more, more preferably 38% by mass or less, and even more preferably 36% by mass or less in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. .

また、上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含む場合、アルカリ水電解用隔膜100質量%中5~35質量%であることが好ましい。上記有機ポリマーの含有量が上述の範囲であると、上記有機ポリマーによって制御されたボイド構造を隔膜内に形成しやすくなる。上記有機ポリマーの含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中、8質量%以上であることがより好ましく、12質量%以上であることが更に好ましく、17質量%以上であることが更により好ましく、また、30質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることが更に好ましく、23質量%以下であることが更により好ましく、21質量%以下であることが特に好ましい。 In addition, when the diaphragm for alkaline water electrolysis contains a porous support described later, the content of the organic polymer is preferably 5 to 35% by mass based on 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. When the content of the organic polymer is within the above range, a void structure controlled by the organic polymer can be easily formed in the diaphragm. The content of the organic polymer is more preferably 8% by mass or more, still more preferably 12% by mass or more, and even more preferably 17% by mass or more in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. It is preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less, even more preferably 23% by mass or less, and particularly preferably 21% by mass or less.

上記無機粒子としては、例えば、マグネシウム、ジルコニウム、チタン、亜鉛、アルミニウム、タンタル等の金属水酸化物又は金属酸化物;カルシウム、バリウム、鉛、ストロンチウム等の硫酸塩;チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の窒化物;チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の炭化物等が挙げられる。上記無機粒子は、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでもよい。
なかでも、イオン透過性を向上させることができる点で、金属水酸化物又は金属酸化物が好ましく、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化チタンがより好ましく、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化チタン、酸化チタンが更に好ましく、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化チタンがより更に好ましく、水酸化マグネシウムが特に好ましい。
Examples of the inorganic particles include metal hydroxides or metal oxides such as magnesium, zirconium, titanium, zinc, aluminum, and tantalum; sulfates such as calcium, barium, lead, and strontium; nitrides such as titanium, zirconium, and hafnium. material; carbides such as titanium, zirconium, hafnium, and the like. Only one kind of the inorganic particles may be contained, or two or more kinds thereof may be contained.
Among them, metal hydroxides or metal oxides are preferable, and magnesium hydroxide, zirconium hydroxide, titanium hydroxide, zirconium oxide, and titanium oxide are more preferable, and magnesium hydroxide is more preferable because it can improve ion permeability. , zirconium hydroxide, titanium hydroxide and titanium oxide are more preferable, magnesium hydroxide, zirconium hydroxide and titanium hydroxide are more preferable, and magnesium hydroxide is particularly preferable.

上記無機粒子は、表面が未処理のものであっても、表面処理されたものであってもよい。上記表面処理としては、シランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、リン酸エステル等を用いた公知の表面処理が挙げられる。 The inorganic particles may be surface-untreated or surface-treated. Examples of the surface treatment include known surface treatments using silane coupling agents, stearic acid, oleic acid, phosphate esters, and the like.

上記無機粒子の形状は、特に制限されず、不定形状;粒状;顆粒状;薄片状、六角板状等の板状;繊維状等のいずれの形状であってもよい。なかでも、なかでも、樹脂との密着性が優れる点で、上記無機粒子の形状は、粒状、板状であることが好ましく、板状であることがより好ましく、薄片状であることが更に好ましい。また構造が緻密になり、隔膜強度を向上させることができる点で、上記無機粒子の形状は、板状であることが好ましく、薄片状であることがより好ましい。 The shape of the inorganic particles is not particularly limited, and may be any shape such as amorphous; granular; granular; plate-like such as flaky or hexagonal plate-like; Among them, the shape of the inorganic particles is preferably granular or plate-like, more preferably plate-like, and still more preferably flaky, in terms of excellent adhesion to the resin. . The shape of the inorganic particles is preferably plate-like, and more preferably flake-like, in that the structure becomes dense and the membrane strength can be improved.

上記無機粒子は、構造が緻密になり、隔膜の強度を向上させることができる点で、平均粒子径が0.05μm以上であることが好ましく、2.0μm以下であることが好ましい。上記無機粒子の平均粒子径は、0.08μm以上であることがより好ましく、0.1μm以上であることが更に好ましく、1.5μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが更に好ましい。 The average particle size of the inorganic particles is preferably 0.05 μm or more, and preferably 2.0 μm or less, in that the structure becomes dense and the strength of the diaphragm can be improved. The average particle size of the inorganic particles is more preferably 0.08 μm or more, still more preferably 0.1 μm or more, more preferably 1.5 μm or less, and even more preferably 1 μm or less. .

上記平均粒子径は、レーザー回折法による粒度分布測定から求められる体積平均粒子径(D50)である。具体的には、平均粒子径はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所社製「型番LA-920」)を用いて粒度分布を測定し、体積基準の粒度分布におけるメジアン径(D50)を平均粒子径とする。なお、粒子をエタノールに混合し超音波照射して分散させたものを測定試料とする。 The average particle size is a volume average particle size (D50) obtained from particle size distribution measurement by laser diffraction method. Specifically, the average particle size is obtained by measuring the particle size distribution using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (for example, "model number LA-920" manufactured by Horiba Ltd.), and measuring the median diameter in the volume-based particle size distribution ( D50) is taken as the average particle size. A measurement sample is obtained by mixing particles with ethanol and irradiating ultrasonic waves to disperse the particles.

上記無機粒子は、アスペクト比が2.0~8.0であることが好ましい。アスペクト比が上述の範囲であると、イオン透過性がより一層優れ、均一性に優れた隔膜とすることができる。上記アスペクト比は、2.5~7.0であることがより好ましく、3.0~6.0であることが更に好ましい。 The inorganic particles preferably have an aspect ratio of 2.0 to 8.0. When the aspect ratio is within the above range, the membrane can have even better ion permeability and excellent uniformity. The aspect ratio is more preferably 2.5 to 7.0, even more preferably 3.0 to 6.0.

上記アスペクト比とは、最長径(a)と最短径(b)との比[(a)/(b)]を意味し、無機粒子をSEMで観察し、得られた画像の任意の10粒子において、解析ソフト等を使用して、各粒子の最長径(a)と最短径(b)との比[(a)/(b)]を測定し、それらの比の単純平均値をその粒子のアスペクト比として求めることができる。通常、最長径(a)の中点を通って最長径と直交する径のうちの最も短い径を最短径(b)とすることが好ましい。 The aspect ratio means the ratio [(a)/(b)] of the longest diameter (a) and the shortest diameter (b), and the inorganic particles are observed with SEM, and any 10 particles of the obtained image In, using analysis software, etc., the ratio of the longest diameter (a) and the shortest diameter (b) of each particle [(a) / (b)] is measured, and the simple average value of these ratios is the particle can be obtained as the aspect ratio of Generally, it is preferable to use the shortest diameter (b) as the shortest diameter among the diameters passing through the midpoint of the longest diameter (a) and orthogonal to the longest diameter.

上記最長径(a)としては、例えば、粒子の形状が薄片状や六角板状等の板状の場合、粒子の板面の長径を採用し、繊維状である場合は、繊維の長さを採用する。
上記最短径(b)としては、例えば、粒子の形状が薄片状や六角板状等の板状の場合は、粒子の厚みを採用し、繊維状である場合は、繊維の太さを採用する。粒子の厚み及び繊維の太さとしては、最長径aの中点における厚み、太さをそれぞれ採用することが好ましい。
As the longest diameter (a), for example, when the shape of the particles is plate-like such as flaky or hexagonal plate-like, the major diameter of the plate surface of the particle is adopted, and when it is fibrous, the length of the fiber is used. adopt.
As the shortest diameter (b), for example, when the shape of the particles is plate-like such as flakes or hexagonal plates, the thickness of the particles is adopted, and when the shape is fibrous, the thickness of the fibers is adopted. . As the thickness of the particles and the thickness of the fibers, it is preferable to employ the thickness and thickness at the midpoint of the longest diameter a, respectively.

上記無機粒子としては、なかでも、耐アルカリ性、耐久性に特に優れ、比較的安価でアルカリ水電解用隔膜を得ることができる点で、水酸化マグネシウムが好ましい。本発明において使用することができる水酸化マグネシウムは、その平均粒子径、アスペクト比が各々、上記平均粒子径,上記アスペクト比であることが好ましい。 Magnesium hydroxide is particularly preferable as the inorganic particles because it is particularly excellent in alkali resistance and durability, and a diaphragm for alkaline water electrolysis can be obtained at a relatively low cost. Magnesium hydroxide that can be used in the present invention preferably has an average particle size and an aspect ratio of the above average particle size and aspect ratio, respectively.

上記水酸化マグネシウムは、X線回折により測定される(110)面に垂直な方向の結晶子径が35nm以上であることが好ましい。上記(110)面に垂直な方向の結晶子径が上述の範囲であると、隔膜のイオン透過性や隔膜の均一性がより一層優れる。上記(110)面に垂直な方向の結晶子径は、40nm以上であることが好ましく、50nm以上であることがより好ましく、60nm以上であることが更に好ましく、65nm以上であることが特に好ましい。上記(110)面に垂直な方向の結晶子径は、その上限値は特に限定されないが、通常は例えば400nm以下であり、好ましくは350nm以下、更に好ましくは300nm以下である。 The magnesium hydroxide preferably has a crystallite size of 35 nm or more in a direction perpendicular to the (110) plane measured by X-ray diffraction. When the crystallite size in the direction perpendicular to the (110) plane is within the above range, the ion permeability of the membrane and the uniformity of the membrane are further improved. The crystallite diameter in the direction perpendicular to the (110) plane is preferably 40 nm or more, more preferably 50 nm or more, still more preferably 60 nm or more, and particularly preferably 65 nm or more. Although the upper limit of the crystallite diameter in the direction perpendicular to the (110) plane is not particularly limited, it is usually, for example, 400 nm or less, preferably 350 nm or less, and more preferably 300 nm or less.

また上記水酸化マグネシウムは、X線回折により測定される(001)面に垂直な方向の結晶子径が15nm以上であることが好ましい。
上記(001)面に垂直な方向の結晶子径は、18nm以上であることがより好ましく、21nm以上であることが更に好ましく、24nm以上であることが特に好ましい。上記(001)面に垂直な方向の結晶子径は、その上限値は特に限定されないが、通常は例えば300nm以下であり、好ましくは250nm以下、更に好ましくは200nm以下である。上記結晶子径は、粉末X線回折法により水酸化マグネシウム粒子のX線回折パターンを測定し、対象の格子面に帰属される回折線の広がり(半値幅)から、Scherrerの式を用いて結晶子径(上記格子面に垂直方向の結晶子径)を算出して求めることができる。
The magnesium hydroxide preferably has a crystallite diameter of 15 nm or more in a direction perpendicular to the (001) plane measured by X-ray diffraction.
The crystallite diameter in the direction perpendicular to the (001) plane is more preferably 18 nm or more, still more preferably 21 nm or more, and particularly preferably 24 nm or more. Although the upper limit of the crystallite diameter in the direction perpendicular to the (001) plane is not particularly limited, it is usually, for example, 300 nm or less, preferably 250 nm or less, and more preferably 200 nm or less. The crystallite diameter is obtained by measuring the X-ray diffraction pattern of magnesium hydroxide particles by a powder X-ray diffraction method, and using the Scherrer formula from the spread of the diffraction line (half width) attributed to the lattice plane of interest. It can be obtained by calculating the crystallite diameter (the crystallite diameter in the direction perpendicular to the lattice plane).

上述した特定の結晶子径範囲の水酸化マグネシウムを得るための方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
マグネシウム塩(塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム等)の水溶液、又は、従来公知の方法で得られた酸化マグネシウムの水分散液を原料とし、アルカリ性物性(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニア水等)の添加により、水和反応を行うことで水酸化マグネシウムを調製する。この際に、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、硝酸、硫酸等の多塩基酸、又は、これらの混合物の添加により、生成した水酸化マグネシウムの溶解度を調整したり、水熱反応の温度(例えば150℃から270℃)や時間(例えば30分~10時間)を適宜調整したりすることにより、結晶子径の異なる粒子を調製できる。酸の添加量が多い方が結晶成長は進み、結晶子径が大きくなる。また、水熱反応の温度は高い方が、時間は長い方が、結晶成長が進み、結晶子径は大きくなる。
Examples of methods for obtaining magnesium hydroxide having a specific crystallite size range include the following methods.
An aqueous solution of magnesium salt (magnesium chloride, magnesium nitrate, etc.) or an aqueous dispersion of magnesium oxide obtained by a conventionally known method is used as a raw material, and alkaline physical properties (lithium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, aqueous ammonia etc.), a hydration reaction is carried out to prepare magnesium hydroxide. At this time, by adding organic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, polybasic acids such as nitric acid and sulfuric acid, or mixtures thereof, the solubility of the generated magnesium hydroxide can be adjusted and the temperature of the hydrothermal reaction can be adjusted. Particles with different crystallite sizes can be prepared by appropriately adjusting the temperature (eg, 150° C. to 270° C.) and time (eg, 30 minutes to 10 hours). The larger the amount of acid added, the more the crystal grows and the larger the crystallite size. Also, the higher the temperature of the hydrothermal reaction and the longer the time, the more the crystal growth progresses and the larger the crystallite size.

本発明においては、無機粒子として、一般的な市販品を使用することもできる。例えば、本発明において使用することができる水酸化マグネシウムの市販品としては、協和化学工業社製の200-06H、宇部マテリアル社製UP650-1、タテホ化学工業社製MAGSTAR♯20、神島化学工業社製♯200等が挙げられる。 In the present invention, general commercial products can also be used as the inorganic particles. For example, commercial products of magnesium hydroxide that can be used in the present invention include 200-06H manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., UP650-1 manufactured by Ube Material Co., Ltd., MAGSTAR #20 manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd., and Kajima Chemical Industry Co., Ltd. Manufacture #200 and the like.

上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中30~90質量%であることが好ましい。上記無機粒子の含有量が上述の範囲であると、上記アルカリ水電解用隔膜は、イオン透過性に優れたものとなる。上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中35質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the inorganic particles is preferably 30 to 90% by mass in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. When the content of the inorganic particles is within the above range, the diaphragm for alkaline water electrolysis has excellent ion permeability. The content of the inorganic particles is more preferably 35% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, and more preferably 85% by mass or less in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis, It is more preferably 80% by mass or less.

上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含まない場合、アルカリ水電解用隔膜100質量%中50~90質量%であることが好ましい。上記無機粒子の含有量が上述の範囲であると、構造を緻密にすることができ、隔膜の強度を向上させることができる。上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。 The content of the inorganic particles is preferably 50 to 90% by mass based on 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis when the diaphragm for alkaline water electrolysis does not contain a porous support, which will be described later. When the content of the inorganic particles is within the above range, the structure can be made dense, and the strength of the diaphragm can be improved. The content of the inorganic particles is more preferably 85% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and more preferably 55% by mass or more in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. , more preferably 60% by mass or more.

また、上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含む場合、アルカリ水電解用隔膜100質量%中30~50質量%であることが好ましい。上記無機粒子の含有量が上述の範囲であると、構造を緻密にすることができ、隔膜の強度を向上させることができる。上記無機粒子の含有量は、アルカリ水電解用隔膜100質量%中、32質量%以上であることがより好ましく、34質量%以上であることが更に好ましく、また、46質量%以下であることがより好ましく、42質量%以下であることがさらに好ましく、39質量%以下であることがさらにより好ましい。 In addition, when the diaphragm for alkaline water electrolysis contains a porous support described later, the content of the inorganic particles is preferably 30 to 50% by mass based on 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. When the content of the inorganic particles is within the above range, the structure can be made dense, and the strength of the diaphragm can be improved. The content of the inorganic particles is more preferably 32% by mass or more, still more preferably 34% by mass or more, and 46% by mass or less in 100% by mass of the diaphragm for alkaline water electrolysis. More preferably, it is 42% by mass or less, and even more preferably 39% by mass or less.

上記多孔質層は、上記無機粒子100質量部に対して、上記有機ポリマーを40~80質量部含むことが好ましく、45~70質量部含むことがより好ましく、45~60質量部含むことが更に好ましい。上記無機粒子と有機ポリマーの含有割合が上述の範囲であると、隔膜の強度を向上させることができ、所定範囲の質量減少率を有する隔膜が得られやすくなる。また、上記アルカリ水電解用隔膜は、上記無機粒子100質量部に対して、上記有機ポリマーを40~80質量部含むことが好ましく、45~70質量部含むことがより好ましく、45~60質量部含むことが更に好ましい。 The porous layer preferably contains 40 to 80 parts by mass of the organic polymer, more preferably 45 to 70 parts by mass, more preferably 45 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles. preferable. When the content ratio of the inorganic particles and the organic polymer is within the above range, the strength of the diaphragm can be improved, and a diaphragm having a mass reduction rate within a predetermined range can be easily obtained. Further, the diaphragm for alkaline water electrolysis preferably contains 40 to 80 parts by mass, more preferably 45 to 70 parts by mass, and 45 to 60 parts by mass of the organic polymer with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles. More preferably, it contains

上記多孔質層の厚みは、特に限定されないが、通常、30~2000μmが好ましい。本発明のアルカリ水電解用隔膜が、多孔質層のみからなる場合、多孔質層の厚みは、30~2000μmが好ましく、100μm以上はより好ましく、200μm以上がさらに好ましい。上限は1000μm以下がより好ましく、500μm以下が更に好ましい。本発明のアルカリ水電解用隔膜が多孔性支持体を含む場合、多孔質層の厚みは、好ましくは30~1000μm、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは100μm以下、最も好ましくは60μm以下である。 Although the thickness of the porous layer is not particularly limited, it is usually preferably from 30 to 2000 μm. When the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention consists of only a porous layer, the thickness of the porous layer is preferably 30 to 2000 μm, more preferably 100 μm or more, and even more preferably 200 μm or more. The upper limit is more preferably 1000 μm or less, and even more preferably 500 μm or less. When the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention contains a porous support, the thickness of the porous layer is preferably 30 to 1000 μm, more preferably 500 μm or less, even more preferably 100 μm or less, most preferably 60 μm or less.

上記多孔質層の厚みの測定方法は特に限定されないが、本発明のアルカリ水電解用隔膜における厚み方向、すなわち、隔膜の表面に対して垂直方向に切断した隔膜断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)で観察し、得られた顕微鏡像より求めることができる。通常は、任意の複数箇所、たとえば5箇所における厚みを測定し、その平均値を、多孔質層の厚みとすることができる。 The method for measuring the thickness of the porous layer is not particularly limited. It can be determined from a microscopic image obtained by observing with (FE-SEM). Usually, the thickness is measured at a plurality of arbitrary locations, for example, five locations, and the average value thereof can be used as the thickness of the porous layer.

上記アルカリ水電解用隔膜が多孔質層のみからなる場合は、本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みの場合と同様に、市販の測定器で測定することができる。たとえばデジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いて測定した値を採用することができる。任意の厚み5点以上(たとえば10点)を測定し、その平均値を多孔質層の厚みとすることができる。 When the diaphragm for alkaline water electrolysis consists of only a porous layer, the thickness can be measured with a commercially available measuring instrument in the same manner as the thickness of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention. For example, a value measured using a Digimatic Micrometer (manufactured by Mitutoyo) can be used. It is possible to measure the thickness at 5 or more arbitrary points (for example, 10 points) and take the average value as the thickness of the porous layer.

上記多孔性支持体の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素系樹脂等の樹脂が挙げられる。これらは、1種のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、優れた耐熱性及び耐アルカリ性を発揮できる点で、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましく、ポリプロピレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含むことがより好ましい。 Examples of materials for the porous support include resins such as polyethylene, polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylsulfone, polyphenylene sulfide, polyketone, polyimide, polyetherimide, and fluorine-based resins. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, it preferably contains at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyphenylene sulfide in that it can exhibit excellent heat resistance and alkali resistance, and more than the group consisting of polypropylene and polyphenylene sulfide. More preferably, it contains at least one selected resin.

上記多孔性支持体の形態としては、例えば、不織布、織布、メッシュ、多孔質膜、又は不織布と織布の混合布等が挙げられるが、好ましくは、不織布、織布、又はメッシュが挙げられ、より好ましくは、不織布、メッシュが挙げられ、更に好ましくは不織布が挙げられる。 Examples of the form of the porous support include nonwoven fabric, woven fabric, mesh, porous membrane, mixed fabric of nonwoven fabric and woven fabric, and the like, preferably nonwoven fabric, woven fabric, or mesh. Nonwoven fabrics and meshes are more preferred, and nonwoven fabrics are even more preferred.

上記多孔性支持体としては、なかでも、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含む、不織布、織布、又はメッシュが好ましい。更に、多孔性支持体としては、ポリフェニレンサルファイドを含む、不織布又はメッシュが好ましい。 As the porous support, nonwoven fabric, woven fabric, or mesh containing at least one resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, and polyphenylene sulfide is preferred. Furthermore, non-woven fabrics or meshes containing polyphenylene sulfide are preferred as porous supports.

上記多孔性支持体がシート状である場合、上記多孔性支持体の厚みは、本発明のアルカリ水電解用隔膜が本発明の効果を発揮できる限り特に限定されないが、例えば、好ましくは30~2000μm、より好ましくは50~1000μm、更に好ましくは80~500μm、最も好ましくは80~250μmである。 When the porous support is in the form of a sheet, the thickness of the porous support is not particularly limited as long as the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention can exhibit the effects of the present invention. , more preferably 50 to 1000 μm, still more preferably 80 to 500 μm, and most preferably 80 to 250 μm.

多孔性支持体の厚みは、本発明のアルカリ水電解用隔膜における厚み方向、すなわち、隔膜の表面に対して垂直方向に切断した隔膜断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)で観察し、得られた顕微鏡像より求めることができる。通常は、任意の複数箇所、たとえば5箇所における厚みを測定し、その平均値を、多孔性支持体の厚みとすることができる。 The thickness of the porous support is determined by observing the thickness direction of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention, that is, the cross section of the diaphragm cut in the direction perpendicular to the surface of the diaphragm with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). It can be obtained from the obtained microscopic image. Usually, the thickness is measured at a plurality of arbitrary positions, for example, 5 positions, and the average value thereof can be used as the thickness of the porous support.

また、多孔性支持体を単離できる場合は、本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みの場合と同様に、市販の測定器で測定することができる。たとえばデジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いて測定した値を採用することができる。任意の5点以上(たとえば10点)を測定し、その平均値を多孔性支持体の厚みとすることができる。 Moreover, when the porous support can be isolated, the thickness can be measured with a commercially available measuring instrument in the same manner as the thickness of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention. For example, a value measured using a Digimatic Micrometer (manufactured by Mitutoyo) can be used. The thickness can be measured at arbitrary 5 or more points (for example, 10 points) and the average value can be taken as the thickness of the porous support.

本発明のアルカリ水電解用隔における透気度は、特に限定されないが、50~5000秒であることが好ましい。透気度が上述の範囲であると、ガスバリア性が良好であり、酸素ガスと水素ガスが混合するのを良好に防ぐことができる。上記透気度は、100~1000秒であることが好ましく、150~800秒であることが更に好ましい。透気度は測定用ガスとして空気を用い、上記した測定方法により求めることができる。 Although the air permeability of the alkaline water electrolysis cell of the present invention is not particularly limited, it is preferably 50 to 5000 seconds. When the air permeability is within the above range, the gas barrier property is good, and it is possible to satisfactorily prevent mixing of oxygen gas and hydrogen gas. The air permeability is preferably 100 to 1000 seconds, more preferably 150 to 800 seconds. The air permeability can be obtained by the above-described measuring method using air as the measuring gas.

本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みは、特に限定されず、使用する設備の大きさや取り扱い性等に応じて適宜選択すればよいが、50~2000μmが好ましく、100~1000μmがより好ましく、100~500μmが更に好ましく、150~350μmが最も好ましい。上記厚みの測定方法は特に制限されないが、たとえばマイクロメーターにより測定した値を採用することが好ましい。通常、複数箇所、たとえば10点を任意に選んで測定し、その平均値を、隔膜の膜厚とすることが好ましい。マイクロメーターとしては市販品、たとえば、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いることが好ましい。 The thickness of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the size of the equipment to be used, handleability, and the like. ~500 μm is more preferred, and 150-350 μm is most preferred. Although the method for measuring the thickness is not particularly limited, it is preferable to employ a value measured with a micrometer, for example. Usually, it is preferable to measure the thickness at a plurality of points, for example, 10 points, and take the average value as the film thickness of the diaphragm. As the micrometer, it is preferable to use a commercially available product such as Digimatic Micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation).

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、空隙率が25~80%であることが好ましく、30~75%がより好ましく、35~70%がさらに好ましい。膜全体としての空隙率が上述の範囲であると、隔膜中の空隙に電解液がより連続的に満たされるため、より高いイオン伝導性を示すものとなり易い。
上記空隙率は、下記に示す方法により測定された隔膜の実測密度値、および隔膜を構成する各成分の密度値(真密度)および組成比を用いて算出される隔膜の計算密度値より、下記式から算出できる。
空隙率(%)=[1-(実測密度値)/(計算密度値)]×100
実測密度値は、得られた隔膜の任意の場所から切り出した試験片について、質量と体積を測定し、質量を体積で除すことにより算出できる。体積は、試験片の縦方向の長さ、横方向の長さを、ノギスを用いて測定、膜厚を上記膜厚測定方法に基づき測定することにより算出できる。また、試験片の質量は、体積を測定した試験片について小数点以下4桁の精密天秤を用いて測定できる。
The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention preferably has a porosity of 25 to 80%, more preferably 30 to 75%, even more preferably 35 to 70%. When the porosity of the membrane as a whole is within the above range, the gaps in the membrane are more continuously filled with the electrolytic solution, so that the membrane tends to exhibit higher ionic conductivity.
The above porosity is calculated from the measured density value of the diaphragm measured by the method shown below, and the calculated density value of the diaphragm calculated using the density value (true density) and composition ratio of each component constituting the diaphragm. It can be calculated from the formula.
Porosity (%) = [1 - (measured density value) / (calculated density value)] × 100
The measured density value can be calculated by measuring the mass and volume of a test piece cut from an arbitrary location of the obtained diaphragm and dividing the mass by the volume. The volume can be calculated by measuring the vertical and horizontal lengths of the test piece using calipers, and measuring the film thickness based on the film thickness measurement method described above. Also, the mass of the test piece can be measured using a precision balance with four digits below the decimal point for the test piece whose volume has been measured.

本発明のアルカリ水電解用隔膜のイオン伝導度は、実施例に記載の方法で算出できる。本発明のアルカリ水電解用隔膜のイオン伝導度は、100mS/cm超であることが好ましい。このようにした場合に、アルカリ水電解における電解効率をより高くできる。 The ion conductivity of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention can be calculated by the method described in Examples. The ion conductivity of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is preferably more than 100 mS/cm. In this case, the electrolysis efficiency in alkaline water electrolysis can be made higher.

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、30℃の水中で、周波数38kHz、出力100Wで3分間の超音波処理後の隔膜成分の脱落による質量減少率が2%以下であることが好ましい。隔膜を超音波処理に供することにより、隔膜成分が一部脱落する場合がある。隔膜の強度が低いと、超音波処理により隔膜成分が脱落しやすく、また脱落する量も増大する。上記隔膜成分の脱落による質量減少率は、より好ましくは1.5%以下であり、さらに好ましくは1.2%以下であり、特に好ましくは1%以下である。 The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention preferably has a mass reduction rate of 2% or less due to detachment of diaphragm components after ultrasonic treatment in water at 30° C. for 3 minutes at a frequency of 38 kHz and an output of 100 W. By subjecting the diaphragm to ultrasonic treatment, some diaphragm components may fall off. When the strength of the diaphragm is low, the components of the diaphragm are likely to fall off due to ultrasonic treatment, and the amount that falls off increases. The mass reduction rate due to the shedding of the diaphragm component is more preferably 1.5% or less, still more preferably 1.2% or less, and particularly preferably 1% or less.

上述した、アルカリ水電解用隔膜における、30℃の水中で、周波数38kHz、出力100Wで3分間の超音波処理前後の隔膜成分の脱落による質量減少率は、下記の式により求めることができる。
質量減少率(%)=100-(超音波処理後の隔膜質量)/(超音波処理前の隔膜質量)×100
上記超音波処理試験において、隔膜は隔膜全体が水中に浸漬した状態となるように設置する。
The mass reduction rate due to the shedding of diaphragm components before and after ultrasonic treatment in water at 30° C. at a frequency of 38 kHz and an output of 100 W for 3 minutes in the above diaphragm for alkaline water electrolysis can be obtained by the following formula.
Mass reduction rate (%) = 100 - (diaphragm mass after ultrasonic treatment) / (diaphragm weight before ultrasonic treatment) x 100
In the above ultrasonic treatment test, the diaphragm is placed so that the entire diaphragm is immersed in water.

本発明のアルカリ水電解用隔膜は、たとえば、下記に示す熱アルカリ耐久試験を行った場合の下記式で算出される膜抵抗比が、0.7以上であることが好ましく、より好ましくは0.8以上である。
膜抵抗比=(240時間後の膜抵抗)/(24時間後の膜抵抗)
(熱アルカリ耐久試験)
本発明のアルカリ水電解用隔膜を3cm角に切り出し、これを試験片とする。該試験片2枚を、フッ素樹脂容器(PFA製)に入れ、30gの30%KOH水溶液に浸漬し、90℃で保持する。浸漬24時間後と240時間後の試験片を取り出し、室温にて膜抵抗を測定する。
膜抵抗は、実施例に記載の方法で測定することができる。
The membrane for alkaline water electrolysis of the present invention preferably has a membrane resistance ratio of 0.7 or more, more preferably 0.7, calculated by the following formula when subjected to the following thermal alkali durability test. 8 or more.
Membrane resistance ratio = (Membrane resistance after 240 hours)/(Membrane resistance after 24 hours)
(Heat alkali endurance test)
The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is cut into a 3 cm square, and this is used as a test piece. The two test pieces are placed in a fluororesin container (made of PFA), immersed in 30 g of a 30% KOH aqueous solution, and held at 90°C. After 24 hours and 240 hours of immersion, the test pieces are taken out and the membrane resistance is measured at room temperature.
Membrane resistance can be measured by the method described in Examples.

本発明のアルカリ水電解用隔膜は上記構成よりなるため、熱アルカリ水中におけるイオン伝導性の安定性に優れるものとなる。そのため、アルカリ性水溶液を電解液とした水の電気分解装置の隔膜に本発明のアルカリ水電解用隔膜を用いることにより、長期間安定して高純度の水素ガスを製造することができる。 Since the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention has the above structure, it is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkaline water. Therefore, by using the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention as a diaphragm of a water electrolyzer using an alkaline aqueous solution as an electrolyte, high-purity hydrogen gas can be stably produced for a long period of time.

本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法は、特に制限されないが、好ましい製造方法としては、たとえば、後述する製造方法(1)(実施形態3)、あるいは製造方法(2)(実施形態4)があげられる。 The method for producing the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is not particularly limited, but preferred production methods include, for example, production method (1) (Embodiment 3) or production method (2) (Embodiment 4) described below. is given.

2.アルカリ水電解用隔膜用の組成物
本発明における好ましい一実施形態(実施形態2)である、アルカリ水電解用隔膜用の組成物について説明する。実施形態2にかかる、上記組成物を本発明の組成物(i)あるいは単に組成物(i)とも称する。
2. Composition for Diaphragm for Alkaline Water Electrolysis A composition for a diaphragm for alkaline water electrolysis, which is a preferred embodiment (Embodiment 2) of the present invention, will be described. The composition according to Embodiment 2 is also referred to as composition (i) of the present invention or simply composition (i).

上記組成物(i)は、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、かつ剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上であるアルカリ水電解用隔膜用の組成物である。 The composition (i) contains an organic polymer and inorganic particles, has a viscosity (25° C.) of 30000 mPa s or less at a shear rate of 10 s −1 , and has a viscosity (25° C.) at a shear rate of 0.1 s −1 A composition for a diaphragm for alkaline water electrolysis having a viscosity of 100000 mPa·s or more.

粘度(25℃)とは、常温(25℃)における粘度であり、下記方法により測定した粘度である。
(粘度(25℃)の測定方法)
レオメーター(HAAKE社製レオスト6000)、プレートPP35Ti(D=35mm)を用いて、試料を25℃雰囲気に2時間静置し、試料ステージを25℃に調温後適量投入する。剪断速度500s-1にて30秒間処理して試料を均一化し、その後剪断なしで調温のため10秒間保持した後、剪断速度0から300s-1まで9分間で測定点1000点を取得する。得られたデータから0.1s-1、10s-1、250s-1のそれぞれについて最も近しい測定点前後5点で線形近似式を求め、そこから計算される各々の値を、各剪断速度(0.1s-1、10s-1、250s-1)における粘度(25℃)値とする。
The viscosity (25°C) is the viscosity at normal temperature (25°C) and is measured by the following method.
(Method for measuring viscosity (25°C))
Using a rheometer (HAAKE Rheost 6000) and a plate PP35Ti (D=35 mm), the sample is allowed to stand in an atmosphere of 25°C for 2 hours, the sample stage is adjusted to 25°C, and an appropriate amount is introduced. After homogenizing the sample by treating it at a shear rate of 500 s −1 for 30 seconds and then holding it for 10 seconds without shearing for temperature conditioning, 1000 measurement points are obtained in 9 minutes from a shear rate of 0 to 300 s −1 . From the obtained data, find a linear approximation formula at 5 points before and after the closest measurement point for each of 0.1 s -1 , 10 s -1 and 250 s -1 , and each value calculated from there is .1 s -1 , 10 s -1 , 250 s -1 ) at 25°C.

上記組成物(i)は、アルカリ水電解用隔膜を製造するための組成物、特に塗布用組成物として好ましく用いることができ、本発明の実施形態1として説明したアルカリ水電解用隔膜を製造するための組成物としても好ましく用いることができる。なお、下記に説明する組成物(i)の好ましい態様は、塗布用組成物として用いる場合の好ましい態様でもある。 The above composition (i) can be preferably used as a composition for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, particularly as a coating composition, and is used to produce the diaphragm for alkaline water electrolysis described as Embodiment 1 of the present invention. It can also be preferably used as a composition for A preferred embodiment of composition (i) described below is also a preferred embodiment when used as a coating composition.

組成物(i)は、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下である。剪断速度10s-1における粘度(25℃)が、25000mPa・s以下であることが好ましく、20000mPa・s以下であることがより好ましい。 Composition (i) has a viscosity (25° C.) of 30000 mPa·s or less at a shear rate of 10 s −1 . The viscosity (25° C.) at a shear rate of 10 s −1 is preferably 25000 mPa·s or less, more preferably 20000 mPa·s or less.

上記組成物(i)は、塗布用組成物として用いた場合、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が低いため、塗布時において、塗布性能に優れたものとなり、たとえば、塗布量(塗布厚み)を制御し易く、多孔性支持体に塗布した時の含侵性に優れるといった作用効果を発揮する組成物としても有用である。 When the composition (i) is used as a composition for coating, it has a low viscosity (25° C.) at a shear rate of 10 s −1 , so that it has excellent coating performance during coating. It is also useful as a composition that exhibits effects such as easy control of the thickness) and excellent impregnation when applied to a porous support.

上記組成物(i)は、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が、10000mPa・s以上であることが好ましい。10000mPa・s未満であると、流動性が高すぎて塗布時の歩留まりが低下する場合がある。剪断速度10s-1における粘度(25℃)は12000mPa・s以上であることがより好ましく、14000mPa・s以上であることがさらに好ましい。 The above composition (i) preferably has a viscosity (25° C.) of 10000 mPa·s or more at a shear rate of 10 s −1 . If it is less than 10000 mPa·s, the fluidity is too high and the yield during coating may decrease. The viscosity (25° C.) at a shear rate of 10 s −1 is more preferably 12000 mPa·s or more, more preferably 14000 mPa·s or more.

上記組成物(i)は、剪断速度250s-1における粘度(25℃)が、15000mPa・s以下であることが好ましく、12000mPa・s以下であることがより好ましく、10000mPa・s以下であることがさらに好ましい。上記組成物(i)は、剪断速度250s-1における粘度(25℃)が、5000mPa・s以上であることが好ましい。剪断速度250s-1における粘度(25℃)は6000mPa・s以上であることがより好ましく、7000mPa・s以上であることがさらに好ましい。 The above composition (i) preferably has a viscosity (25° C.) at a shear rate of 250 s −1 of 15,000 mPa s or less, more preferably 12,000 mPa s or less, and preferably 10,000 mPa s or less. More preferred. The above composition (i) preferably has a viscosity (25° C.) of 5000 mPa·s or more at a shear rate of 250 s −1 . The viscosity (25° C.) at a shear rate of 250 s −1 is more preferably 6000 mPa·s or more, more preferably 7000 mPa·s or more.

上記組成物(i)は、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である。剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が200000mPa・s以上であることが好ましく、300000mPa・s以上であることがより好ましい。剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上であることにより、上記組成物(i)は、マクロボイドの生成、成長が抑制された膜を得るための組成物として有用である。
上記組成物(i)は、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が600000mPa・s以下であることが好ましい。より好ましくは500000Pa・s以下であり、さらに好ましくは450000Pa・s以下である。
The above composition (i) has a viscosity (25° C.) of 100000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s −1 . The viscosity (25° C.) at a shear rate of 0.1 s −1 is preferably 200000 mPa·s or more, more preferably 300000 mPa·s or more. Since the viscosity (25° C.) at a shear rate of 0.1 s −1 is 100000 mPa·s or more, the composition (i) is useful as a composition for obtaining a film in which the formation and growth of macrovoids are suppressed. is.
The above composition (i) preferably has a viscosity (25° C.) of 600000 mPa·s or less at a shear rate of 0.1 s −1 . It is more preferably 500000 Pa·s or less, still more preferably 450000 Pa·s or less.

上記組成物(i)において、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)をA、剪断速度10s-1における粘度(25℃)をBとするとき、Bに対するAの比(A/B)が5以上であることが好ましい。上記比(A/B)は8以上であることがより好ましく、さらに好ましくは15以上、特に好ましくは20以上である。一方、上限は特に限定されないが、通常、60以下であり、50以下が好ましく、より好ましくは40以下である。 In the composition (i), when A is the viscosity (25 ° C.) at a shear rate of 0.1 s -1 and B is the viscosity (25 ° C.) at a shear rate of 10 s -1 , the ratio of A to B (A / B ) is preferably 5 or more. The ratio (A/B) is more preferably 8 or more, still more preferably 15 or more, and particularly preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is usually 60 or less, preferably 50 or less, more preferably 40 or less.

上記組成物(i)は、有機ポリマーを含む。該有機ポリマーは、本発明のアルカリ水電解用隔膜を構成する多孔質層に含まれる有機ポリマーと同様のものを用いることができ、その好ましい態様も同様である。
上記組成物(i)は、無機粒子を含む。該無機粒子は、本発明のアルカリ水電解用隔膜を構成する多孔質層に含まれる無機粒子と同様のものを用いることができ、その好ましい態様も同様である。
Composition (i) above comprises an organic polymer. The same organic polymer as that contained in the porous layer constituting the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention can be used as the organic polymer, and preferred embodiments thereof are also the same.
The composition (i) contains inorganic particles. The same inorganic particles as those contained in the porous layer constituting the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention can be used as the inorganic particles, and preferred embodiments thereof are also the same.

上記組成物(i)は、さらに溶媒を含むことが好ましい。上記溶媒としては、特に制限されないが、有機溶媒が好ましく、また、有機ポリマーを溶解することができるものが好ましい。好ましい有機溶媒としては、たとえば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。なかでも、有機ポリマーの溶解性に優れ、無機粒子の分散性にも優れる点で、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。上記溶媒は、水等の有機溶媒以外を含んでいてもよい。 The composition (i) preferably further contains a solvent. The solvent is not particularly limited, but an organic solvent is preferable, and a solvent capable of dissolving an organic polymer is preferable. Preferred organic solvents include organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide and dimethylsulfoxide. These solvents may be used singly or in combination of two or more. Among them, N-methyl-2-pyrrolidone is preferable because it has excellent solubility of organic polymers and excellent dispersibility of inorganic particles. The solvent may contain a solvent other than an organic solvent such as water.

上記組成物(i)は、また、金属塩化物を含んでいてもよい。金属塩化物としては塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシム等が挙げられる。これらの塩は1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。なかでも、溶媒への溶解性が優れる点で、塩化リチウムが好ましい。金属塩化物を含むことにより、組成物(i)における粘度を上記の好ましい範囲に制御し易くなる。 金属塩化物の含有量は、組成物(i)に含まれる無機粒子100質量%に対する割合で0.001質量%以上、1質量%未満であることが好ましい。金属塩化物の含有量は、無機粒子100質量%に対する割合で0.01質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましく、また、0.5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以下がさらに好ましい。上記組成物(i)が金属塩化物を含む形態もまた本発明の好ましい実施形態の一つである。
上記組成物(i)は、上記以外の添加剤を含んでいてもよい。たとえば、可塑剤、界面活性剤等があげられる。上記組成物(i)が溶媒を含まない場合は可塑剤を含むことが好ましい。
The composition (i) may also contain a metal chloride. Examples of metal chlorides include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and calcium chloride. These salts may be used singly or in combination of two or more. Among them, lithium chloride is preferable because of its excellent solubility in a solvent. By including a metal chloride, it becomes easier to control the viscosity of the composition (i) within the preferred range described above. The content of the metal chloride is preferably 0.001% by mass or more and less than 1% by mass relative to 100% by mass of the inorganic particles contained in the composition (i). The content of the metal chloride is more preferably 0.01% by mass or more, still more preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or less, based on 100% by mass of the inorganic particles. 2 mass % or less is more preferable. A form in which the composition (i) contains a metal chloride is also one of the preferred embodiments of the present invention.
The composition (i) may contain additives other than those described above. Examples include plasticizers and surfactants. If the composition (i) does not contain a solvent, it preferably contains a plasticizer.

上記組成物(i)は、上記の粘度(25℃)特性を有する限り、各成分の含有量、組成比等は特に限定されない。
たとえば、上記組成物(i)が溶媒を含み、組成物(i)における無機粒子および有機ポリマーの合計含有量が、組成物(i)100質量%に対して、40質量%以上であることが好ましい。より好ましくは45質量%以上であり、さらに好ましくは48質量%以上である。一方、上限は特に限定されないが、80質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下であり、さらに好ましくは60質量%以下であり、特に好ましくは55質量%以下である。
As long as the composition (i) has the above viscosity (25° C.) characteristics, the content of each component, the composition ratio, and the like are not particularly limited.
For example, the composition (i) contains a solvent, and the total content of the inorganic particles and the organic polymer in the composition (i) is 40% by mass or more with respect to 100% by mass of the composition (i). preferable. It is more preferably 45% by mass or more, and still more preferably 48% by mass or more. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 55% by mass or less.

また、上記組成物(i)における、上記無機粒子の含有量は、上記無機粒子と上記有機ポリマーとの合計含有量100質量%に対し、50~90質量%であることが好ましい。上記含有量は、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましい。 Further, the content of the inorganic particles in the composition (i) is preferably 50 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the total content of the inorganic particles and the organic polymer. The content is more preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more.

また、組成物(i)に含まれる金属塩化物の含有量は無機粒子100質量%に対する割合で0.001質量%以上、1質量%未満であることが好ましい。さらに該含有量が上述した好ましい範囲であることがより好ましい。 Moreover, the content of the metal chloride contained in the composition (i) is preferably 0.001% by mass or more and less than 1% by mass relative to 100% by mass of the inorganic particles. Furthermore, it is more preferable that the content is within the preferable range described above.

上記組成物(i)が溶媒を含まない場合、有機ポリマーと無機粒子との合計含有量は、組成物(i)100質量%に対し、80~100質量%であることが好ましい。含有量が上記範囲であると、組成物(i)における粘度を上記の好ましい範囲に制御し易くなる。 When the composition (i) does not contain a solvent, the total content of the organic polymer and the inorganic particles is preferably 80 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the composition (i). When the content is within the above range, it becomes easier to control the viscosity of the composition (i) within the above preferable range.

上記組成物(i)は上述したように、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度が低い状態では所定値以上の高い粘度(25℃)を有しながら、剪断速度が高い状態では相対的に低い粘度(25℃)を有することにより、マクロボイドの生成よび成長を抑制する等の膜の構造制御に有利なだけでなく、塗布量(塗布厚み)の制御性や含侵性等の塗布性能にも優れるため、たとえば、熱アルカリ中におけるイオン伝導性の安定性に優れるアルカリ水電解を製造するための塗布用組成物として好ましく用いることができる。 As described above, the composition (i) contains an organic polymer and inorganic particles, and has a high viscosity (25° C.) of a predetermined value or more when the shear rate is low, and relatively Due to its low viscosity (25°C), it is not only advantageous for film structure control such as suppressing the formation and growth of macrovoids, but also coating performance such as controllability of coating amount (coating thickness) and impregnation. Therefore, it can be preferably used, for example, as a coating composition for producing alkaline water electrolysis with excellent stability of ion conductivity in hot alkali.

さらに、上記組成物(i)が有する上記粘度特性によるマクロボイドの生成、成長の抑制効果は、上記組成物(i)を用いて得られた塗膜を、非溶媒誘起相分離法を利用した反応(凝固反応)に供した場合に、より顕著となる。よって、上記組成物(i)は、非溶媒誘起相分離工程を含むアルカリ水電解用隔膜の製造方法において塗布用組成物として特に好ましく用いることができる。 Furthermore, the effect of suppressing the formation and growth of macrovoids due to the viscosity characteristics of the composition (i) was obtained by applying a non-solvent-induced phase separation method to the coating film obtained using the composition (i). It becomes more pronounced when subjected to a reaction (coagulation reaction). Therefore, the composition (i) can be particularly preferably used as a coating composition in a method for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis including a non-solvent-induced phase separation step.

また、上記組成物(i)を塗布用組成物として用いる場合、組成物(i)は溶媒を含むものであることが好ましい。上記組成物(i)は、溶媒を含むことにより、塗布性能に一層優れるものとなるとともに、上記組成物(i)を用いて得られた塗膜を非溶媒誘起相分離工程に供した場合に多孔質構造を制御し易くなる。 Moreover, when the composition (i) is used as a coating composition, the composition (i) preferably contains a solvent. By containing a solvent, the composition (i) has even better coating performance, and when the coating film obtained using the composition (i) is subjected to a non-solvent-induced phase separation step, It becomes easier to control the porous structure.

上記組成物(i)はまた、アルカリ水電解用隔膜を製造するための成形用組成物としても好ましく用いることができる。特に、成形により得られた膜に対し熱誘起相分離法を適用する、アルカリ水電解用隔膜の製造方法において好ましく用いることができる。
このように上記組成物(i)を成形用組成物として用いる場合、溶媒を含まないものであることが好ましい。
The composition (i) can also be preferably used as a molding composition for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis. In particular, it can be preferably used in a method for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, in which a thermally induced phase separation method is applied to a film obtained by molding.
When the composition (i) is used as a molding composition, it preferably does not contain a solvent.

上記組成物(i)の調製方法は、特に制限されず、上記組成物(i)は有機ポリマーと、無機粒子とを混合することにより調製することができる。
上記混合する方法は、特に限定されず、従来公知の混合、分散方法を採用し得る。たとえば、溶融混錬法、ミキサー、ボールミル、ジェットミル、ディスパー、サンドミル、ロールミル、ポットミル、ペイントシェーカー等を用いる方法等、公知の混合分散の手段が挙げられる。また、必要に応じて分散剤等を適宜添加してもよい。
A method for preparing the composition (i) is not particularly limited, and the composition (i) can be prepared by mixing an organic polymer and inorganic particles.
The mixing method is not particularly limited, and conventionally known mixing and dispersing methods can be employed. Examples thereof include known means of mixing and dispersing, such as a melt-kneading method, a method using a mixer, a ball mill, a jet mill, a disper, a sand mill, a roll mill, a pot mill, a paint shaker, and the like. Moreover, you may add a dispersing agent etc. suitably as needed.

有機ポリマーと無機粒子とを均一に混合し易い点から、溶媒を用いることが好ましい。溶媒を用いた混合物の調製方法としては、たとえば、有機ポリマーと無機粒子と溶媒とを混合する場合、3成分を同時に混合してもよいし、無機粒子を溶媒に分散させた分散液を予め調製し、次いで上記分散液と有機ポリマーを混合してもよいし、無機粒子を分散させた分散液、有機ポリマーを溶媒に分散又は溶解させた樹脂液をそれぞれ予め調製し、次いでこれらの分散液と樹脂液を混合してもよい。溶媒としては、上記溶媒と同様のものを用いることができ、好ましい態様も同様である。 It is preferable to use a solvent because the organic polymer and the inorganic particles are easily mixed uniformly. As a method for preparing a mixture using a solvent, for example, when an organic polymer, inorganic particles and a solvent are mixed, the three components may be mixed at the same time, or a dispersion of inorganic particles dispersed in a solvent may be prepared in advance. Then, the dispersion and the organic polymer may be mixed, or a dispersion in which inorganic particles are dispersed and a resin solution in which the organic polymer is dispersed or dissolved in a solvent are prepared in advance, and then these dispersions and You may mix a resin liquid. As the solvent, the same solvents as those described above can be used, and preferred embodiments are also the same.

なかでも、無機粒子の分散状態を制御し易く、有機ポリマーと無機粒子を均一に混合することができる点で、無機粒子を分散させた分散液、有機ポリマーを溶媒に分散又は溶解させた樹脂液をそれぞれ予め調製し、次いでこれらの分散液と樹脂液を混合する方法が好ましい。ここで用いる有機ポリマー、無機粒子は、実施形態2で説明した有機ポリマー、無機粒子とそれぞれ同様である。 Among them, a dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed and a resin liquid in which an organic polymer is dispersed or dissolved in a solvent are used because the dispersion state of the inorganic particles can be easily controlled and the organic polymer and the inorganic particles can be uniformly mixed. are prepared in advance, and then these dispersion liquids and resin liquids are mixed. The organic polymer and inorganic particles used here are the same as the organic polymer and inorganic particles described in Embodiment 2, respectively.

上記分散液中の無機粒子の濃度は、特に限定されないが、混合が容易な点で、分散液100質量%に対して30~60質量%が好ましい。より好ましくは40~60質量%、更に好ましくは50~60質量%である。上記分散液がさらに金属塩化物を含む場合においても分散液中の無機粒子の濃度は上記と同様である。 The concentration of the inorganic particles in the dispersion liquid is not particularly limited, but is preferably 30 to 60% by weight with respect to 100% by weight of the dispersion liquid in terms of easy mixing. More preferably 40 to 60% by mass, still more preferably 50 to 60% by mass. Even when the dispersion further contains a metal chloride, the concentration of the inorganic particles in the dispersion is the same as above.

上記有機ポリマーを分散または溶解した樹脂液中の有機ポリマーの濃度は、特に限定されないが、混合が容易な点で、樹脂液100質量%に対して10~50質量%が好ましい。より好ましくは20~40質量%、更に好ましくは25~35質量%である。上記樹脂液がさらに金属塩化物を含む場合においても樹脂液中の有機ポリマーの濃度は上記と同様である。 The concentration of the organic polymer in the resin liquid in which the organic polymer is dispersed or dissolved is not particularly limited, but is preferably 10 to 50% by mass with respect to 100% by mass of the resin liquid in terms of ease of mixing. More preferably 20 to 40% by mass, still more preferably 25 to 35% by mass. Even when the resin liquid further contains a metal chloride, the concentration of the organic polymer in the resin liquid is the same as above.

上記混合や分散の方法としては、特に制限されず、ミキサー、ボールミル、ジェットミル、ディスパー、サンドミル、ロールミル、ポットミル、ペイントシェーカー等を用いる方法等、公知の混合分散の手段が挙げられる。また、分散剤等を適宜添加してもよい。 The mixing and dispersing methods are not particularly limited, and include known mixing and dispersing means such as methods using mixers, ball mills, jet mills, dispersers, sand mills, roll mills, pot mills, paint shakers, and the like. Moreover, a dispersing agent or the like may be added as appropriate.

上記のようにして得られた、無機粒子、有機ポリマーおよび溶媒を含む混合物を、組成物(i)とすることもできるし、さらに、金属塩化物等の添加剤を混合したものも組成物(i)とすることもできる。たとえば、添加剤の混合方法は、特に限定されない。金属塩化物を混合する場合、たとえば、上記の方法で得られた上記混合物に金属塩化物を添加してもよいし、無機粒子を溶媒に分散させた分散液を調製する際に金属塩化物を混合してもよいし、無機粒子を溶媒に分散させた分散液に添加してもよいし、有機ポリマーを溶解または分散した樹脂液に添加してもよい。金属塩化物以外の添加剤を混合する場合も同様である。 The mixture containing the inorganic particles, the organic polymer and the solvent obtained as described above can be used as the composition (i), and the mixture containing additives such as metal chlorides can also be used as the composition ( i) can also be used. For example, the method of mixing additives is not particularly limited. When a metal chloride is mixed, for example, the metal chloride may be added to the mixture obtained by the above method, or the metal chloride may be added when preparing a dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed in a solvent. They may be mixed, added to a dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed in a solvent, or added to a resin liquid in which an organic polymer is dissolved or dispersed. The same is true when mixing additives other than metal chlorides.

上記組成物(i)の調製時における増粘等が起こり難く、各成分の均一な混合状態が得られ易い点で、金属塩化物の添加方法としては、無機粒子を溶媒に分散させた分散液に添加する方法、および無機粒子、有機ポリマーおよび溶媒を含む混合物に金属塩化物を添加する方法等が好ましい。 A dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed in a solvent is used as a method for adding a metal chloride, since thickening or the like is unlikely to occur during the preparation of the composition (i), and a uniform mixed state of each component can be easily obtained. and a method of adding a metal chloride to a mixture containing inorganic particles, an organic polymer and a solvent.

なお金属塩化物を上記分散液等に混合する際に、金属塩化物を粉末状で混合してもよいし、予め金属塩化物を溶媒に溶解または分散した液(添加液)を予め調製しこれを用いてもよい。該溶媒としては上記有機ポリマーや無機粒子と混合する溶媒と同様のものを好ましく用いることができる。 When the metal chloride is mixed with the dispersion or the like, the metal chloride may be mixed in the form of powder, or a liquid (additive liquid) in which the metal chloride is dissolved or dispersed in a solvent is prepared in advance. may be used. As the solvent, the same solvents as those mixed with the organic polymer or inorganic particles can be preferably used.

上記組成物(i)が溶媒を含む場合は、上記の溶媒を用いた調製方法を採用し、上記組成物(i)の有機ポリマーの種類(材質、分子量)、無機粒子の種類(材質、形状、粒径)、溶媒の種類(溶解力、極性)、これら各々の含有量、これらの組合せ、金属塩化物等の添加剤の添加の有無、量等を適宜選択し、粘度特性を調整することにより、本発明の実施形態2に係る組成物(i)を得ることができる。 When the composition (i) contains a solvent, the preparation method using the solvent is adopted, and the type of the organic polymer (material, molecular weight), the type of inorganic particles (material, shape) of the composition (i) , particle size), the type of solvent (solvent power, polarity), the content of each of these, the combination of these, the presence or absence of additives such as metal chlorides, the amount, etc., to adjust the viscosity characteristics. Thus, the composition (i) according to Embodiment 2 of the present invention can be obtained.

3.アルカリ水電解用隔膜の製造方法
本発明のアルカリ水電解用隔膜を製造する方法について説明する。
本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法は、下記製造方法(1)、(2)である。
上記製造方法(1)は、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用いることを特徴とする。
上記製造方法(2)は、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含むことを特徴とする。
これらの製造方法(1)あるいは(2)を用いることにより、本発明のアルカリ水電解用隔膜(実施形態1)を効率的に製造することが可能となる。またこれらの製造方法(1)あるいは(2)を用いることにより、熱アルカリ中におけるイオン伝導性の安定性に優れるアルカリ水電解用隔膜を効率的に製造することが可能となる。
3. Method for Producing Diaphragm for Alkaline Water Electrolysis A method for producing the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention will be described.
The manufacturing method of the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is the following manufacturing methods (1) and (2).
The production method (1) contains an organic polymer and inorganic particles, and has a viscosity (25° C.) of 30000 mPa s or less at a shear rate of 10 s −1 and a viscosity (25° C.) of 100000 mPa at a shear rate of 0.1 s −1 .・It is characterized by using a composition that is s or more.
The production method (2) uses a composition containing an organic polymer and inorganic particles and having a viscosity (25° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s −1 , and the viscosity of the composition is 30000 mPa s. applying the composition at a shear rate of:
By using these manufacturing methods (1) or (2), it becomes possible to efficiently manufacture the diaphragm for alkaline water electrolysis (Embodiment 1) of the present invention. Moreover, by using these production methods (1) or (2), it becomes possible to efficiently produce a diaphragm for alkaline water electrolysis which is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkali.

<アルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)>
本発明における好ましい一実施形態(実施形態3)である、アルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)について説明する。
上記製造方法(1)において用いる組成物を組成物(A)とも称する。
組成物(A)としては、上記組成物(i)と同様の組成物を用いることができ、その好ましい態様も上記組成物(i)と同様である。
<Method for producing diaphragm for alkaline water electrolysis (1)>
A method (1) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, which is a preferred embodiment (Embodiment 3) of the present invention, will be described.
The composition used in the production method (1) is also referred to as composition (A).
As the composition (A), the same composition as the above composition (i) can be used, and its preferred embodiment is also the same as the above composition (i).

上記製造方法(1)は、上記組成物(A)を用いて、膜を形成し、得られた膜を相分離することにより多孔質構造の膜を製造する方法であることが好ましい。
中でも、下記工程(1a)~(3a)を含む製造方法であることが好ましい。
(1a)組成物(A)を調製する工程
(2a)組成物(A)を用いて塗膜を形成する工程
(3a)該塗膜を非溶媒誘起相分離法により多孔質構造とする工程
工程(1a)において組成物(A)を調製する方法としては、実施形態2において説明した組成物(i)の調製法をそのまま採用することができる。好ましい態様も同様である。工程(1a)は、好ましくは、溶媒を含む組成物(塗布用組成物)を調製する工程である。
工程(2a)は、上記工程(1a)で得られた組成物(A)を用いて塗膜を形成する工程である。
The production method (1) is preferably a method for producing a membrane having a porous structure by forming a membrane using the composition (A) and subjecting the obtained membrane to phase separation.
Among them, a manufacturing method including the following steps (1a) to (3a) is preferable.
(1a) Step of preparing composition (A) (2a) Step of forming a coating film using composition (A) (3a) Step of making the coating film into a porous structure by a non-solvent induced phase separation method As the method for preparing the composition (A) in (1a), the method for preparing the composition (i) described in Embodiment 2 can be adopted as it is. A preferred embodiment is also the same. Step (1a) is preferably a step of preparing a composition containing a solvent (coating composition).
Step (2a) is a step of forming a coating film using the composition (A) obtained in step (1a).

該組成物(A)としては溶媒を含む組成物(塗布用組成物)を用いることが好ましい。上記組成物(A)を、塗布用組成物として用いた場合、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が低いため、塗布時において流動性に優れるため、塗布性能に優れたものとなる。よって上記組成物(A)は、たとえば、塗布量(塗布厚み)を均一に制御し易く、多孔性支持体に対する含侵性に優れる塗布用組成物として用いることができる。上記組成物(A)を上記製造方法(2)における塗布用組成物として用いる場合の好適な態様は、上述した組成物(i)の好適な態様と同様である。 A composition containing a solvent (coating composition) is preferably used as the composition (A). When the above composition (A) is used as a coating composition, it has a low viscosity (25° C.) at a shear rate of 10 s −1 and thus exhibits excellent fluidity during coating, resulting in excellent coating performance. Therefore, the composition (A) can be used as a composition for coating, which is easy to uniformly control the coating amount (coating thickness), and has excellent impregnation properties with respect to a porous support. Preferred aspects of the composition (A) used as the coating composition in the production method (2) are the same as the preferred aspects of the composition (i) described above.

上記塗膜を形成する方法としては、例えば、上記組成物(A)を基材上に塗布する方法等が好ましく挙げられる。上記工程(2a)は、上記組成物(A)を多孔性支持体に塗布する工程を含むことが好ましい。
上記塗布する方法としては、特に制限されず、例えば、ダイコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、スプレー、アプリケーター、コーター等を用いる方法等の公知の塗布手段が挙げられる。
Preferred examples of the method for forming the coating film include a method of applying the composition (A) onto a substrate. The step (2a) preferably includes a step of applying the composition (A) to a porous support.
The coating method is not particularly limited, and examples thereof include known coating means such as methods using die coating, spin coating, gravure coating, curtain coating, spray, applicator, coater, and the like.

上記基材としては、上記組成物(A)を塗布して塗膜を形成することができるものであれば、特に限定されず、多孔性支持体以外にも例えば、ポリテトラエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等の樹脂からなるフィルム又はシート、ガラス板等が挙げられる。なかでも、ポリテトラエチレンテレフタレートのフィルム又はシートが好ましい。
上記多孔性支持体としては、実施形態1の説明において上述したものと同様のものを用いることができ、好ましい態様も同様である。
The substrate is not particularly limited as long as it can be coated with the composition (A) to form a coating film. Examples include films or sheets made of resins such as phthalate, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetal, polymethyl methacrylate, polycarbonate, and glass plates. Among them, a film or sheet of polytetraethylene terephthalate is preferable.
As the porous support, the same one as described in the description of Embodiment 1 can be used, and preferred embodiments are also the same.

上記アルカリ水電解用隔膜が多孔性支持体を含む場合は、多孔性支持体に上記組成物(A)を塗布するとよい。塗布方法としては、多孔性支持体に上記組成物(A)を直接塗布する方法、多孔性支持体を上記組成物(A)中に浸漬する方法が挙げられる。また、上記組成物(A)を上述した基材上に塗布し、塗布物に多孔性支持体を接触させて、上記組成物(A)を多孔性支持体に含浸させる方法等が挙げられる。多孔性支持体に上記組成物(A)を含浸させることにより、上記組成物(A)由来の塗膜と多孔性支持体とが一体化した複合体を作製することができる。
上記組成物(A)の塗布量としては、特に制限されず、得られる隔膜が、上述した効果が発揮できる厚さを有するよう適宜設定すればよい。
When the diaphragm for alkaline water electrolysis includes a porous support, the composition (A) may be applied to the porous support. Examples of the coating method include a method of directly coating the composition (A) on the porous support and a method of immersing the porous support in the composition (A). Further, a method of applying the composition (A) onto the substrate described above, bringing the coated product into contact with the porous support, and impregnating the porous support with the composition (A). By impregnating the porous support with the composition (A), a composite in which the coating film derived from the composition (A) and the porous support are integrated can be produced.
The amount of the composition (A) to be applied is not particularly limited, and may be appropriately set so that the obtained diaphragm has a thickness capable of exhibiting the above effects.

上記工程(3a)は、工程(2a)で得られた塗膜を非溶媒誘起相分離法により多孔質構造とする工程である。工程(3a)は、工程(2a)で得られた塗膜を有機ポリマーに対する非溶媒を含む液に接触させて上記塗膜を多孔質構造とする工程ということもできる。上記有機ポリマーに対する非溶媒を含む液を非溶媒含有液とも称する。
上記塗膜を、上記有機ポリマーに対する非溶媒を含む液と接触させることにより、上記塗膜中に上記非溶媒が拡散し、上記非溶媒に溶解しない有機ポリマーは凝固する。一方で、上記非溶媒に溶解しうる塗膜中の溶媒は、塗膜から溶出する。このような相分離が生じることにより、有機ポリマーが凝固し、多孔質構造が形成される。
The step (3a) is a step of forming the coating film obtained in the step (2a) into a porous structure by a non-solvent-induced phase separation method. The step (3a) can also be referred to as a step of contacting the coating film obtained in the step (2a) with a liquid containing a non-solvent for the organic polymer to form a porous structure in the coating film. A liquid containing a non-solvent for the organic polymer is also referred to as a non-solvent-containing liquid.
By bringing the coating film into contact with a liquid containing a non-solvent for the organic polymer, the non-solvent diffuses in the coating film and the organic polymer that is not dissolved in the non-solvent is solidified. On the other hand, the solvent in the coating film that is soluble in the non-solvent is eluted from the coating film. Such phase separation causes the organic polymer to solidify and form a porous structure.

塗膜を形成する組成物(A)が、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上であると、上記組成物からなる塗膜の相分離速度が低くなるよう抑制されるため、マクロボイドの生成、成長が抑制された多孔質構造が得られ易くなる。 When the composition (A) for forming a coating film has a viscosity (25° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s −1 , the phase separation rate of the coating film made of the composition is suppressed to be low. Therefore, a porous structure in which the formation and growth of macrovoids is suppressed is easily obtained.

上記塗膜と上記非溶媒含有液とを接触させる方法としては、上記塗膜を上記非溶媒含有液中に浸漬させる方法(凝固浴)等が挙げられる。多孔質層を形成するための上記組成物(A)を多孔性支持体に塗布し塗膜を形成した場合は、該塗膜を形成した多孔性支持体を上記非溶媒中に浸漬させるとよい。 Examples of the method of bringing the coating film into contact with the non-solvent-containing liquid include a method of immersing the coating film in the non-solvent-containing liquid (coagulation bath). When the composition (A) for forming a porous layer is applied to a porous support to form a coating film, the porous support having the coating film formed thereon may be immersed in the non-solvent. .

上記有機ポリマーに対する非溶媒としては、上記有機ポリマーを実質的に溶解しない性質を有する溶媒が挙げられる。上記有機ポリマーを実質的に溶解しないとは、25℃で、溶媒100gに対し、有機ポリマーの溶解度が100mg以下である場合をいう。
上記非溶媒としては、例えば、純水、蒸留水、イオン交換水等の水;メタノール、エタノール、プロピルアルコール等の低級アルコール;又はこれらの混合溶媒等が挙げられ、なかでも経済性と排液処理の観点から水が好ましく、イオン交換水がより好ましい。
上記非溶媒含有液は、上記有機ポリマーに対する非溶媒を含んでいればよく、その濃度が特に限定されないが、たとえば、非溶媒含有液における該非溶媒の濃度が100質量%である形態もしくは100質量%に近い濃度に維持する形態も好ましい実施形態の一つである。
Examples of non-solvents for the organic polymer include solvents that do not substantially dissolve the organic polymer. The organic polymer does not substantially dissolve means that the solubility of the organic polymer is 100 mg or less with respect to 100 g of the solvent at 25°C.
Examples of the non-solvent include water such as pure water, distilled water, and ion-exchanged water; lower alcohols such as methanol, ethanol, and propyl alcohol; and mixed solvents thereof. water is preferred, and ion-exchanged water is more preferred.
The non-solvent-containing liquid may contain a non-solvent for the organic polymer, and its concentration is not particularly limited. For example, the non-solvent-containing liquid has a concentration of 100% by mass or 100% is one of the preferred embodiments.

一方、非溶媒含有液は、非溶媒以外の溶媒を含む形態も好ましい実施形態の一つである。この場合、非溶媒含有液における該非溶媒の濃度が10質量%以上であることが好ましい。より好ましくは20質量%以上であり、さらに好ましくは40質量%以上である。一方、上限は90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは80質量%以下であり、さらに好ましくは60質量%以下である。 On the other hand, the form in which the non-solvent-containing liquid contains a solvent other than the non-solvent is also one of preferred embodiments. In this case, the concentration of the non-solvent in the non-solvent-containing liquid is preferably 10% by mass or more. It is more preferably 20% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more. On the other hand, the upper limit is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or less.

非溶媒含有液はまた、非溶媒含有液に含まれる非溶媒と非溶媒以外の溶媒の合計量100質量%に対し、非溶媒を10質量%以上、90質量%以下の割合で含むことが好ましい。より好ましくは20質量%以上であり、さらに好ましくは40質量%以上であり、一方、上限のより好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。 The non-solvent-containing liquid also preferably contains 10% by mass or more and 90% by mass or less of the non-solvent with respect to the total amount of 100% by mass of the non-solvent and the solvent other than the non-solvent contained in the non-solvent-containing liquid. . It is more preferably 20% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, while the upper limit is more preferably 80% by mass or less, further preferably 60% by mass or less.

また、非溶媒以外の溶媒としては、特に限定されないが、塗膜中に含まれる溶媒と同様の溶媒を含むことが好ましい。非溶媒含有液が、塗膜中に含まれる溶媒と同様の溶媒を含む場合、塗膜中に含まれる溶媒と同様の溶媒の含有量は、非溶媒含有液に含まれる非溶媒と非溶媒以外の溶媒の合計量100質量%に対し、10質量%以上、90質量%以下が好ましく、より好ましくは20質量%以上、80質量%以下であり、さらに好ましくは40質量%以上、60質量%以下である。 In addition, the solvent other than the non-solvent is not particularly limited, but preferably contains the same solvent as the solvent contained in the coating film. When the non-solvent-containing liquid contains a solvent similar to the solvent contained in the coating film, the content of the solvent similar to the solvent contained in the coating film is 10% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of the solvent is.

上記工程(3a)の温度条件は、塗膜を均一に凝固させることができる点で、5~30℃であることが好ましく、10~30℃であることがより好ましく、15~30℃であることが更に好ましい。
上記工程(3a)により、上記工程(2a)で形成した塗膜は、凝固し多孔質構造となる。凝固し多孔質構造となった塗膜は、上記非溶媒等の工程(3a)で用いた非溶媒含有液に含まれる溶媒成分および/または工程(2a)で形成した塗膜に含まれる溶媒成分を含む。
The temperature condition of the step (3a) is preferably 5 to 30°C, more preferably 10 to 30°C, more preferably 15 to 30°C, in that the coating film can be uniformly solidified. is more preferred.
Through the step (3a), the coating film formed in the step (2a) is solidified to form a porous structure. The coating film that has solidified and has a porous structure is the solvent component contained in the non-solvent-containing liquid used in the step (3a) such as the above non-solvent and / or the solvent component contained in the coating film formed in the step (2a). including.

本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)は、更に、下記工程(4a)を含むことが好ましい。
(4)工程(3a)により得られた多孔質構造とした塗膜を乾燥させて多孔質層を得る工程。
工程(4a)においては、工程(3a)により得られた多孔質構造とした塗膜に含まれる非溶媒等の揮発成分を除去することにより、多孔質層を得ることができる。
The method (1) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention preferably further includes the following step (4a).
(4) A step of drying the coating film having a porous structure obtained in step (3a) to obtain a porous layer.
In step (4a), the porous layer can be obtained by removing volatile components such as non-solvents contained in the coating film having the porous structure obtained in step (3a).

乾燥温度としては、60~100℃が好ましく、60~80℃がより好ましい。乾燥時間としては、2~60分間が好ましく、2~30分間がより好ましく、5~30分間が更に好ましい。 The drying temperature is preferably 60 to 100°C, more preferably 60 to 80°C. The drying time is preferably 2 to 60 minutes, more preferably 2 to 30 minutes, even more preferably 5 to 30 minutes.

上記アルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)は、上述した工程(1a)~(4)以外に、隔膜の密度を均一にするためにプレス処理する工程等、公知の他の工程を含んでいてもよい。
上述したように、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)は、上記の工程(1a)~(3a)を含む製造方法であることが好ましく、工程(1a)~(4a)を含む製造方法であることがより好ましい。ただし、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法(1)は、これらの好ましい形態に制限されるものではない。
The method (1) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis includes, in addition to the above-described steps (1a) to (4), other known steps such as a step of press treatment to make the density of the diaphragm uniform. You can
As described above, the method (1) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is preferably a production method including the above steps (1a) to (3a). It is more preferable that it is a manufacturing method including. However, the method (1) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is not limited to these preferred forms.

<アルカリ水電解用隔膜の製造方法(2)>
本発明における好ましい一実施形態(実施形態4)である、アルカリ水電解用隔膜の製造方法(2)について説明する。
上記製造方法(2)は、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含むことを特徴とする。
上記製造方法(2)において用いる組成物を組成物(B)と称する。
<Method for producing diaphragm for alkaline water electrolysis (2)>
A method (2) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, which is a preferred embodiment (Embodiment 4) of the present invention, will be described.
The production method (2) uses a composition containing an organic polymer and inorganic particles and having a viscosity (25° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s −1 , and the viscosity of the composition is 30000 mPa s. applying the composition at a shear rate of:
The composition used in the production method (2) is referred to as composition (B).

上記組成物(B)は、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である。
上記有機ポリマー、上記無機粒子は、製造方法(1)で用いる有機ポリマー、無機粒子と同様であり、その好ましい態様も同様である。
The composition (B) contains an organic polymer and inorganic particles, and has a viscosity (25° C.) of 100000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s −1 .
The organic polymer and the inorganic particles are the same as the organic polymer and the inorganic particles used in the production method (1), and preferred embodiments thereof are also the same.

上記組成物(B)は、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である。剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が200000mPa・s以上であることが好ましく、300000mPa・s以上であることがより好ましい。
上記組成物(B)は、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が600000mPa・s以下であることが好ましい。より好ましくは500000Pa・s以下であり、さらに好ましくは450000Pa・s以下である。
The above composition (B) has a viscosity (25° C.) of 100000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s −1 . The viscosity (25° C.) at a shear rate of 0.1 s −1 is preferably 200000 mPa·s or more, more preferably 300000 mPa·s or more.
The composition (B) preferably has a viscosity (25° C.) of 600000 mPa·s or less at a shear rate of 0.1 s −1 . It is more preferably 500000 Pa·s or less, still more preferably 450000 Pa·s or less.

上記組成物(B)は、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であることが好ましく、25000mPa・s以下であることがより好ましく、20000mPa・s以下であることがさらに好ましく、一方、下限値は、10000mPa・s以上であることが好ましく、12000mPa・s以上であることがより好ましい。 The composition (B) has a viscosity (25° C.) at a shear rate of 10 s −1 of preferably 30000 mPa s or less, more preferably 25000 mPa s or less, and further preferably 20000 mPa s or less. On the other hand, the lower limit is preferably 10000 mPa·s or more, more preferably 12000 mPa·s or more.

上記組成物(B)は、剪断速度250s-1における粘度(25℃)が、15000mPa・s以下であることが好ましく、12000mPa・s以下であることがより好ましく、10000mPa・s以下であることがさらに好ましい。剪断速度250s-1における粘度(25℃)は、5000mPa・s以上であることが好ましく、6000mPa・s以上であることがより好ましく、7000mPa・s以上であることがさらに好ましい。 The composition (B) preferably has a viscosity (25° C.) at a shear rate of 250 s −1 of 15,000 mPa s or less, more preferably 12,000 mPa s or less, and 10,000 mPa s or less. More preferred. The viscosity (25° C.) at a shear rate of 250 s −1 is preferably 5000 mPa·s or more, more preferably 6000 mPa·s or more, and even more preferably 7000 mPa·s or more.

上記組成物(B)は、さらに溶媒を含むことが好ましい。上記溶媒としては、特に制限されないが、有機溶媒が好ましく、有機ポリマーを溶解することができるものが好ましい。好ましい有機溶媒としては、上記組成物(i)において用いることのできる溶媒と同様である。 The composition (B) preferably further contains a solvent. The solvent is not particularly limited, but an organic solvent is preferable, and a solvent capable of dissolving an organic polymer is preferable. Preferred organic solvents are the same as the solvents that can be used in the composition (i) above.

上記組成物(B)は、金属塩化物を含んでいることが好ましく、好ましい金属塩化物の種類、金属塩化物の好ましい含有量等は、組成物(i)における金属塩化物の場合と同様である。
上記組成物(B)は、上記以外の添加剤を含んでいてもよい。その好ましい態様も組成物(i)の場合と同様である。
上記組成物(B)は、上記の粘度(25℃)特性を有する限り、各成分の含有量、組成比等は特に限定されない。
The composition (B) preferably contains a metal chloride, and the preferred type of metal chloride, preferred content of the metal chloride, etc. are the same as in the case of the metal chloride in the composition (i). be.
The composition (B) may contain additives other than those described above. Its preferred mode is also the same as in composition (i).
As long as the composition (B) has the above viscosity (25° C.) characteristics, the content of each component, the composition ratio and the like are not particularly limited.

たとえば、上記組成物(B)が溶媒を含み、組成物(B)における無機粒子および有機ポリマーの合計含有量が、組成物(B)100質量%に対して、40質量%以上であることが好ましい。より好ましくは45質量%以上であり、さらに好ましくは48質量%以上である。一方、上限は特に限定されないが、80質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下であり、さらに好ましくは60質量%以下であり、特に好ましくは55質量%以下である。 For example, the composition (B) contains a solvent, and the total content of the inorganic particles and the organic polymer in the composition (B) is 40% by mass or more with respect to 100% by mass of the composition (B). preferable. It is more preferably 45% by mass or more, and still more preferably 48% by mass or more. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 55% by mass or less.

また、上記組成物(B)における、上記無機粒子の含有量は、上記無機粒子と上記有機ポリマーとの合計含有量100質量%に対し、50~90質量%であることが好ましい。上記含有量は、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましい。 Further, the content of the inorganic particles in the composition (B) is preferably 50 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the total content of the inorganic particles and the organic polymer. The content is more preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more.

また、組成物(B)が上記金属塩化物を含む場合、組成物(B)に含まれる金属塩化物の含有量は無機粒子100質量%に対する割合で0.001質量%以上、1質量%未満であることが好ましい。金属塩化物の含有量は、無機粒子100質量%に対する割合で0.01質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上がさらに好ましく、また、0.5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以下がさらに好ましい。
上記組成物(B)は、実施形態2において説明した組成物(i)の調製法と同様にして調製することができる。
Further, when the composition (B) contains the metal chloride, the content of the metal chloride contained in the composition (B) is 0.001% by mass or more and less than 1% by mass relative to 100% by mass of the inorganic particles. is preferably The content of the metal chloride is more preferably 0.01% by mass or more, still more preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or less, based on 100% by mass of the inorganic particles. 2 mass % or less is more preferable.
The composition (B) can be prepared in the same manner as the composition (i) described in the second embodiment.

上記製造方法(2)は、上記組成物(B)を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含む限り、特に制限されないが、下記工程(1b)~(3b)を含む製造方法であることが好ましい。
(1b)組成物(B)を調製する工程
(2b)組成物(B)を用いて塗膜を形成する工程
(3b)該塗膜を非溶媒誘起相分離法により多孔質構造とする工程
工程(1b)においては、実施形態2において説明した組成物(i)の調製法、すなわち、工程(1a)における組成物(A)の調製法を準用することにより、組成物(B)を調製することができる。工程(1b)は、組成物(B)として溶媒を含む組成物(塗布用組成物)を調製する工程であることが好ましい。
工程(2b)は、上記工程(1b)で得られた組成物(B)を用いて塗膜を形成する工程である。該組成物(B)としては溶媒を含む組成物(塗布用組成物)を用いることが好ましい。
工程(2b)においては、組成物(B)の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物(B)を塗布することが必要である。
The production method (2) is not particularly limited as long as it includes the step of applying the composition (B) at a shear rate at which the viscosity of the composition is 30000 mPa s or less, but the following steps A production method including (1b) to (3b) is preferable.
(1b) Step of preparing composition (B) (2b) Step of forming a coating film using composition (B) (3b) Step of making the coating film into a porous structure by a non-solvent induced phase separation method In (1b), the method for preparing composition (i) described in Embodiment 2, that is, the method for preparing composition (A) in step (1a) is applied mutatis mutandis to prepare composition (B). be able to. The step (1b) is preferably a step of preparing a composition (coating composition) containing a solvent as the composition (B).
The step (2b) is a step of forming a coating film using the composition (B) obtained in the step (1b). A composition containing a solvent (coating composition) is preferably used as the composition (B).
In step (2b), it is necessary to apply the composition (B) at such a shear rate that the viscosity of the composition (B) becomes 30000 mPa·s or less.

上記剪断速度は、塗布時において組成物(B)にかかる最大剪断速度を意味する。最大剪断速度について図1を例として用いて説明する。図1は、コーターを横から見たときの構成を模式的に示したものである。剪断速度は、基材の搬送速度をV(m/s)、ギャップをH(m)としたとき、V/Hで決定される。図1に示すように、組成物(B)等の塗布液は、コーター付近に投入されて、コーターとバックロールに挟まれるため、コーターとバックロール間の距離、すなわちギャップHに対応した剪断を受ける。ギャップHはコーター先端方向に向けて段々小さくなり、ブレード先端時において最小となる。速度一定の場合、ギャップHが最小となる位置において塗布液にかかる剪断速度は最大となる。該剪断速度が上記最大剪断速度であり、コーターの場合は、ブレード先端時における塗布液にかかる剪断速度となる。 The above shear rate means the maximum shear rate applied to the composition (B) during application. The maximum shear rate will be explained using FIG. 1 as an example. FIG. 1 schematically shows the configuration of the coater when viewed from the side. The shear rate is determined by V/H, where V (m/s) is the conveying speed of the substrate and H (m) is the gap. As shown in FIG. 1, the coating liquid such as composition (B) is put in the vicinity of the coater and sandwiched between the coater and the back roll. receive. The gap H gradually becomes smaller toward the tip of the coater and becomes minimum at the tip of the blade. When the velocity is constant, the shear velocity applied to the coating liquid is maximized at the position where the gap H is minimized. This shear rate is the maximum shear rate, and in the case of a coater, it is the shear rate applied to the coating solution at the tip of the blade.

言い換えれば、工程(2b)においては、塗布する際の組成物(B)の粘度を30000mPa・s以下となるように、最大剪断速度を制御することが必要である。
塗布する際の粘度を上記範囲とすることにより、塗布厚みの均一性、多孔性支持体への含侵性等に優れる塗布が可能となる。
In other words, in the step (2b), it is necessary to control the maximum shear rate so that the viscosity of the composition (B) when applied is 30000 mPa·s or less.
By setting the viscosity at the time of coating within the above range, coating with excellent uniformity of the coating thickness, impregnation into the porous support, etc. becomes possible.

塗布する際の組成物(B)の上記粘度が30000mPa・s以下となるように最大剪断速度を調整することが好ましく、25000mPa・s以下となるよう最大剪断速度を調整することがより好ましく、20000mPa・s以下となるよう最大剪断速度を調整することがさらに好ましい。一方、上記粘度の上限値は、5000mPa・s以上が好ましく、6000mPa・s以上がより好ましい。 It is preferable to adjust the maximum shear rate so that the viscosity of the composition (B) at the time of application is 30,000 mPa s or less, more preferably 25,000 mPa s or less, and 20,000 mPa. • It is more preferable to adjust the maximum shear rate to s or less. On the other hand, the upper limit of the viscosity is preferably 5000 mPa·s or more, more preferably 6000 mPa·s or more.

塗布する際の組成物(B)の温度は特に限定されないが、0~50℃であることが好ましく、10~40℃であることがより好ましく、15~35℃であることがさらに好ましい。 The temperature of the composition (B) during application is not particularly limited, but is preferably 0 to 50°C, more preferably 10 to 40°C, and even more preferably 15 to 35°C.

上記塗膜を形成する方法としては、例えば、上記組成物(B)を基材上に塗布する方法等が好ましく挙げられる。上記工程(2a)は、上記組成物(B)を多孔性支持体に塗布する工程を含むことが好ましい。 Preferred examples of the method for forming the coating film include a method of applying the composition (B) onto a substrate. The step (2a) preferably includes a step of applying the composition (B) to the porous support.

上記塗布する方法としては、特に制限されず、例えば、ダイコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、スプレー、アプリケーター、コーター等を用いる方法等の公知の塗布手段が挙げられる。中でも、塗布する際の組成物(B)の粘度を、上記の好ましい温度範囲において、30000mPa・s以下となるように最大剪断速度を調整し易い点から、ダイコーティング、コーター等を用いる塗布方法が好ましい。 The coating method is not particularly limited, and examples thereof include known coating means such as methods using die coating, spin coating, gravure coating, curtain coating, spray, applicator, coater, and the like. Among them, a coating method using a die coating, a coater, or the like is preferred because it is easy to adjust the maximum shear rate so that the viscosity of the composition (B) at the time of coating is 30000 mPa s or less in the above preferred temperature range. preferable.

上記基材、上記多孔性支持体については、上記製造方法(1)における工程(2a)と同様であり、好ましい態様も同様である。
多孔性支持体を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する場合は、多孔性支持体に上記組成物(B)を塗布することが好ましく、その塗布方法としては、製造方法(1)における工程(2a)と同様であり、好ましい態様も同様である。また上記組成物(B)の塗布量としては、特に制限されず、得られる隔膜が、上述した効果が発揮できる厚さを有するよう適宜設定すればよい。
The substrate and the porous support are the same as in the step (2a) in the production method (1), and preferred embodiments are also the same.
When producing a diaphragm for alkaline water electrolysis containing a porous support, it is preferable to apply the composition (B) to the porous support. ), and preferred embodiments are also the same. The amount of the composition (B) to be applied is not particularly limited, and may be set as appropriate so that the obtained diaphragm has a thickness capable of exhibiting the above effects.

上記工程(3b)は、工程(2b)で得られた塗膜を非溶媒誘起相分離法により多孔質構造とする工程である。工程(3b)は、工程(2b)で得られた塗膜を有機ポリマーに対する非溶媒を含む液(非溶媒含有液)に接触させて上記塗膜を多孔質構造とする工程ということもできる。
上記工程(3b)における、非溶媒の種類、非溶媒含有液の組成、温度等の各種条件等は、製造方法(1)における工程(3a)の場合と好ましい態様も含め、同様である。
上記工程(3b)により、上記工程(2b)で形成した塗膜は凝固し多孔質構造となる。
The step (3b) is a step of forming the coating film obtained in the step (2b) into a porous structure by a non-solvent-induced phase separation method. The step (3b) can also be said to be a step of contacting the coating film obtained in the step (2b) with a liquid containing a non-solvent for the organic polymer (non-solvent-containing liquid) to make the coating film into a porous structure.
Various conditions such as the type of non-solvent, the composition of the non-solvent-containing liquid, and the temperature in the step (3b) are the same as in the step (3a) in the production method (1), including preferred embodiments.
Through the step (3b), the coating film formed in the step (2b) is solidified to have a porous structure.

上記塗膜が、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物(B)の塗布により得られた塗膜であるため、塗膜における相分離反応がゆっくりと進行し、その結果、マクロボイドの生成、成長が抑制された多孔質構造が得られ易くなる。
多孔質構造となった塗膜は、工程(3b)で用いた非溶媒含有液に含まれる溶媒成分および/または工程(2b)で形成した塗膜に含まれる溶媒成分を含む。
Since the coating film is a coating film obtained by applying the composition (B) having a viscosity (25 ° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s -1 , the phase separation reaction in the coating film is slow. As a result, it becomes easier to obtain a porous structure in which the generation and growth of macrovoids are suppressed.
The coating film having a porous structure contains the solvent component contained in the non-solvent-containing liquid used in step (3b) and/or the solvent component contained in the coating film formed in step (2b).

上記製造方法(2)は、更に、下記工程(4b)を含むことが好ましい。
(4b)工程(3b)により得られた多孔質構造とした塗膜を乾燥させて多孔質層を得る工程。
上記工程(4b)における、乾燥温度、乾燥時間等の各種条件は、製造方法(1)における工程(4a)の場合と好ましい態様も含め、同様である。
上記製造方法(2)は、上述した工程(1b)~(4b)以外に、隔膜の密度を均一にするためにプレス処理する工程等、公知の他の工程を含んでいてもよい。
Preferably, the production method (2) further includes the following step (4b).
(4b) A step of drying the coating film having a porous structure obtained in step (3b) to obtain a porous layer.
Various conditions such as drying temperature and drying time in step (4b) are the same as in step (4a) in production method (1), including preferred embodiments.
In addition to the steps (1b) to (4b) described above, the manufacturing method (2) may include other known steps such as a step of press treatment to make the density of the diaphragm uniform.

上述したように、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法(2)は、上記の工程(1b)~(3b)を含む製造方法であることが好ましく、工程(1b)~(4b)を含む製造方法であることがより好ましい。ただし、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法(2)は、これらの好ましい形態に制限されるものではない。 As described above, the method (2) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is preferably a production method including the above steps (1b) to (3b). It is more preferable that it is a manufacturing method including. However, the method (2) for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is not limited to these preferred modes.

4.実施形態5にかかるアルカリ水電解用隔膜
本発明における好ましい一実施形態(実施形態5)として、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、かつ剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用いて作製されてなるアルカリ水電解用隔膜をあげることができる。
4. As a preferred embodiment (Embodiment 5) of the present invention, the diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 5 contains an organic polymer and inorganic particles, and has a viscosity (25° C.) of 30000 mPa·s or less at a shear rate of 10 s −1 . and a viscosity (25° C.) of 100000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s −1 .

実施形態5にかかるアルカリ水電解用隔膜は、上記組成物を用いて作製されるが、上記組成物における好ましい態様は、実施形態2に係る組成物(i)における好ましい態様と同様であり、また実施形態3にかかる製造方法(1)で用いる組成物(A)における好ましい態様と同様である。また実施形態5にかかるアルカリ水電解用隔膜を製造するための好ましいプロセスや諸条件等についても、実施形態3にかかる製造方法(1)における好ましいプロセスや諸条件等をそのまま準用することができる。
実施形態5にかかるアルカリ水電解用隔膜は、たとえば、熱アルカリ中でのイオン伝導性の安定性に優れるアルカリ水電解用隔膜として、好ましく用いることができる。
The diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 5 is produced using the above composition, and preferable aspects of the composition are the same as those of the composition (i) according to Embodiment 2, It is the same as the preferred aspect of the composition (A) used in the production method (1) according to the third embodiment. As for the preferred process, conditions, etc. for producing the diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 5, the preferred process, conditions, etc. in the production method (1) according to Embodiment 3 can be applied as they are.
The diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 5 can be preferably used, for example, as a diaphragm for alkaline water electrolysis that is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkali.

5.実施形態6にかかるアルカリ水電解用隔膜
本発明における好ましい一実施形態(実施形態6)として、有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含む製造方法により作製されてなるアルカリ水電解用隔膜をあげることができる。
5. As a preferred embodiment (Embodiment 6) of the present invention, the diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 6 contains an organic polymer and inorganic particles, and has a viscosity (25° C.) of 100000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s −1 . and applying the composition at a shear rate at which the composition has a viscosity of 30000 mPa·s or less.

実施形態6にかかるアルカリ水電解用隔膜は、上記組成物を用いて作製されるが、上記組成物における好ましい態様は、実施形態4にかかる製造方法(2)で用いる組成物(B)における好ましい態様と同様である。また実施形態6にかかるアルカリ水電解用隔膜を製造するための好ましいプロセスや諸条件等についても、実施形態4にかかる製造方法(2)における好ましいプロセスや諸条件等をそのまま準用することができる。
実施形態6にかかるアルカリ水電解用隔膜は、たとえば、熱アルカリ中でのイオン伝導性の安定性に優れるアルカリ水電解用隔膜として、好ましく用いることができる。
The diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 6 is produced using the above composition. It is the same as the aspect. As for the preferred process, conditions, etc. for producing the diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 6, the preferred process, conditions, etc. in the production method (2) according to Embodiment 4 can be applied as they are.
The diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 6 can be preferably used, for example, as a diaphragm for alkaline water electrolysis that is excellent in the stability of ion conductivity in hot alkali.

6.用途
本発明における、上記各実施形態にかかる各アルカリ水電解用隔膜はいずれも、アルカリ性水溶液を電解液とした水の電気分解用の隔膜として好適に使用することができる。本発明の実施形態3にかかる製造方法(1),実施形態4にかかる製造方法(2)により製造される各アルカリ水電解用隔膜についても同様である。
6. Applications All of the diaphragms for alkaline water electrolysis according to the above-described embodiments of the present invention can be suitably used as diaphragms for electrolysis of water using an alkaline aqueous solution as an electrolyte. The same applies to each diaphragm for alkaline water electrolysis manufactured by the manufacturing method (1) according to the third embodiment of the present invention and the manufacturing method (2) according to the fourth embodiment of the present invention.

以下に、これらの本発明のアルカリ水電解用隔膜を使用した電解装置と電解方法について説明する。なお、下記に説明される電解装置、電解方法は、実施形態1にかかるアルカリ水電解用隔膜を用いた場合に限定されず、実施形態5、6の各アルカリ水電解用隔膜を用いた場合にも、実施形態3,4にかかる製造方法により製造される各アルカリ水電解用隔膜を用いる場合にもそのまま適用できる。 An electrolysis apparatus and an electrolysis method using the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention will be described below. The electrolysis apparatus and the electrolysis method described below are not limited to the case of using the diaphragm for alkaline water electrolysis according to Embodiment 1, and when the diaphragm for alkaline water electrolysis of Embodiments 5 and 6 are used, can also be applied as it is to the case of using each diaphragm for alkaline water electrolysis manufactured by the manufacturing method according to the third and fourth embodiments.

(電解装置)
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ水電解装置の部材として用いられる。上記アルカリ水電解装置としては、例えば、陽極、陰極、及び、陽極と陰極の間に配置された上記アルカリ水電解用隔膜を含むものが挙げられる。より具体的には、上記アルカリ水電解装置は、上記アルカリ水電解用隔膜によって隔てられた、陽極が存在する陽極室と、陰極が存在する陰極室とを備えた電解槽を有する。
(Electrolyzer)
The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is used as a member of an alkaline water electrolysis device. Examples of the alkaline water electrolysis apparatus include those including an anode, a cathode, and the diaphragm for alkaline water electrolysis arranged between the anode and the cathode. More specifically, the alkaline water electrolysis apparatus has an electrolytic cell having an anode chamber in which an anode exists and a cathode chamber in which a cathode exists, which are separated by the diaphragm for alkaline water electrolysis.

上記アルカリ水電解用隔膜は、陽極又は陰極と接するように設置されることが好ましく、陽極及び陰極と接するように設置されることがより好ましい。電極間の距離がより小さくなると、電気抵抗がより小さくなり、電解装置の電解効率をより高くすることができる。本発明のアルカリ水電解用隔膜は、電極間の距離が極力小さくなるよう、隔膜と各電極とが接するように設置した、いわゆる「ゼロギャップ構造」の電解装置においても好適に使用することができる。 The diaphragm for alkaline water electrolysis is preferably installed so as to be in contact with the anode or the cathode, and more preferably installed so as to be in contact with the anode and the cathode. The smaller the distance between the electrodes, the lower the electrical resistance and the higher the electrolysis efficiency of the electrolyser. The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention can also be suitably used in an electrolytic apparatus having a so-called "zero-gap structure" in which the diaphragm and each electrode are placed in contact with each other so as to minimize the distance between the electrodes. .

上記陽極、及び陰極としては、公知の電極であれば特に制限されず、例えば、銅、鉛、ニッケル、クロム、チタン、金、白金、鉄、これらの金属化合物、金属酸化物、及びこれらの金属の2種以上を含む合金等の公知の導電性基体を含む電極が挙げられる。上記電極は、上記導電性基体に触媒層が形成されたものであってもよい。上記触媒層は、特に制限されず、ニッケル、コバルト、パラジウム、イリジウム、又は白金等を含む金属化合物、金属酸化物、あるいは、合金等を含む、公知のものが挙げられる。上記電極の形状は、特に制限されず、シート状、棒状、角柱状等、公知の形状が挙げられるが、上記アルカリ水電解用隔膜との接触面積が大きく、電解装置の電解効率をより一層向上させることができる点で、シート状であることが好ましい。 The anode and cathode are not particularly limited as long as they are known electrodes, and examples include copper, lead, nickel, chromium, titanium, gold, platinum, iron, metal compounds thereof, metal oxides, and metals thereof. electrodes containing known conductive substrates such as alloys containing two or more of The electrode may be formed by forming a catalyst layer on the conductive substrate. The catalyst layer is not particularly limited, and includes known ones including metal compounds containing nickel, cobalt, palladium, iridium, platinum, etc., metal oxides, alloys, and the like. The shape of the electrode is not particularly limited, and includes known shapes such as a sheet shape, a rod shape, and a prism shape. It is preferably in the form of a sheet in that it can be

また、上記電解装置は、通常使用されるその他の部材を備えていてもよい。上記その他の部材としては、例えば、発生したガスと電解液を分離するための気液分離タンク、電解を安定して行うためのコンデンサー、ミストセパレーター等が挙げられる。 The electrolytic device may also include other commonly used members. Examples of the other members include a gas-liquid separation tank for separating generated gas and electrolyte, a condenser for stably performing electrolysis, a mist separator, and the like.

(電解方法)
本発明のアルカリ水電解用隔膜を備えたアルカリ水電解装置を用いて行う水の電気分解の方法は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。例えば、上述した本発明のアルカリ水電解用隔膜を備えたアルカリ水電解装置に、電解液を充填し、電解液中で電流を印加することにより行うことができる。
(Electrolysis method)
The method of electrolyzing water using the alkaline water electrolysis apparatus provided with the diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is not particularly limited, and a known method can be used. For example, it can be carried out by filling an electrolytic solution into an alkaline water electrolysis apparatus provided with the above-described diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention and applying an electric current in the electrolytic solution.

上記電解液としては、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウム等の電解質を溶解したアルカリ性水溶液が好ましく用いられる。上記電解液における電解質の濃度は、特に制限されないが、電解効率がより一層高くなる点で、20~40質量%であることが好ましい。 As the electrolytic solution, an alkaline aqueous solution in which an electrolyte such as potassium hydroxide or sodium hydroxide is dissolved is preferably used. The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is not particularly limited, but it is preferably 20 to 40% by mass in order to further increase the electrolysis efficiency.

電気分解を行う場合の温度としては、電解液のイオン電導性がより向上し、電解効率がより一層高くなりうる点で、50~120℃が好ましく、80~90℃がより好ましい。電流の印加条件は、公知の条件・方法で行うことができ、通常0.2A/cm2以上、好ましくは0.3A/cm2以上である。印可する電流密度が高い方が、短時間に多くの水素ガス、酸素ガスを得ることができるため効率的に水素を生産できる。電解電圧は、約2Vとなるように、例えば1.5~2.5Vを越えない範囲で、電流密度が高くなるように調整されることが好ましい。 The temperature for electrolysis is preferably 50 to 120° C., more preferably 80 to 90° C., since the ion conductivity of the electrolytic solution can be further improved and the electrolysis efficiency can be further increased. The current can be applied under known conditions and methods, and is usually 0.2 A/cm 2 or more, preferably 0.3 A/cm 2 or more. The higher the current density to be applied, the more hydrogen gas and oxygen gas can be obtained in a short time, so that hydrogen can be produced efficiently. The electrolysis voltage is preferably adjusted to about 2V, eg, not exceeding 1.5 to 2.5V, so that the current density is high.

電気分解を行う場合の圧力は、特に限定されない。常圧であってもよいし、加圧であってもよい。本発明のアルカリ水電解用隔膜は、隔膜の耐摩耗性に優れ、ガスバリア性が良好に維持されるものであるため、3MPa等の1MPa以上の高圧条件で電気分解を行う場合にも有用である。 The pressure for electrolysis is not particularly limited. Normal pressure may be used, or pressurization may be used. The diaphragm for alkaline water electrolysis of the present invention is excellent in wear resistance of the diaphragm and maintains good gas barrier properties, and is therefore useful even when performing electrolysis under high pressure conditions of 1 MPa or higher such as 3 MPa. .

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
実施例において、各評価は下記方法により行った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited only to these examples. Unless otherwise specified, "part" means "mass part" and "%" means "mass %".
In the examples, each evaluation was performed by the following methods.

<塗布用組成物の粘度(25℃)測定方法>
各実施例等で得られた塗布用組成物について、レオメーター(HAAKE社製レオスト6000)、プレートPP35Ti(D=35mm)を用いて、剪断速度500s-1にて30秒間処理してサンプルを均一化し、その後剪断なしで調温のため10秒間保持した後、剪断速度0から300s-1まで9分間で測定点1000点を取得した。得られたデータから0.1s-1、10s-1、250s-1とそれぞれについて最も近しい測定点前後5点で線形近似式を求め、そこから計算される値を0.1s-1、10s-1、250s-1のそれぞれにおける粘度(25℃)値とした。
<Method for measuring viscosity (25°C) of coating composition>
The coating composition obtained in each example etc. was processed at a shear rate of 500 s -1 for 30 seconds using a rheometer (HAAKE Rheost 6000) and a plate PP35Ti (D = 35 mm) to homogenize the sample. 1000 measurement points were obtained in 9 minutes from shear rate 0 to 300 s −1 after holding for 10 seconds for temperature control without shearing. From the obtained data, a linear approximation formula is obtained at 5 points before and after the closest measurement point for each of 0.1 s -1 , 10 s -1 and 250 s -1 , and the values calculated therefrom are 0.1 s -1 and 10 s -1. 1 and 250 s -1 respectively.

<膜厚の測定方法>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜の厚さは、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いて測定した。任意10点を測定し、その平均値を膜厚とした。
<Method for measuring film thickness>
The thickness of the diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example was measured using a digimatic micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation). Ten arbitrary points were measured, and the average value was used as the film thickness.

<マクロボイド含有率の測定方法>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜において、FE-SEM(日本電子社製、型番:JSM-7600F)測定により、該隔膜表面に垂直な断面の観察画像(断面観察画像)を得た。倍率は300倍とした。
得られた断面観察画像に対して、隔膜の最表面から深さ方向に60μmの範囲と、深さ方向と直交する方向に約400μmの範囲を測定領域とし、画像解析ソフト(ScionImage)を用いて、ボイド像を暗部、その他を明部として抽出した。抽出した各ボイド像について、長径(Lb)、短径(Ls)を求め、長径(Lb)が30μm以上のボイド像の個々の面積(S)を求め、それらの合計を求め、得られた合計面積をマクロボイドの総面積(Sy)とした。一方、上記測定領域の面積(St)を求め、(St)に対する(Sy)の割合(百分率)(Sy/St×100(%))を求めた。同様の操作を任意の5つの視野で実施し、その単純平均値を、測定した隔膜における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率とした。なお、上記長径(Lb)および短径(Ls)は、各ボイド像において、厚み方向長さ(Lt)および面方向長さ(Lf)を求め、(Lt)および(Lf)の内、大きい方を長径(Lb),小さい方を短径(Ls)とした。
ここで、厚み方向長さ(Lt)は、隔膜の厚み方向、すなわち、隔膜の表面に対して垂直方向における長さであり、具体的には、ボイド像における隔膜(多孔質膜)表面に最も近い点と、その反対側の表面に最も近い点との、隔膜の厚み方向(隔膜の表面に対して垂直方法)における距離を該ボイドの厚み方向長さ(Lt)とした。該ボイドの面積(S)を上記厚み方向長さ(Lt)で除した値を、そのボイド像の面方向長さ(Lf)とした。
<Method for measuring macrovoid content>
The diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example etc. was subjected to FE-SEM (manufactured by JEOL Ltd., model number: JSM-7600F) to obtain a cross-sectional observation image (cross-sectional observation image) perpendicular to the surface of the diaphragm. rice field. The magnification was 300 times.
For the obtained cross-sectional observation image, a range of 60 μm in the depth direction from the outermost surface of the diaphragm and a range of about 400 μm in the direction perpendicular to the depth direction were set as measurement regions, and image analysis software (ScionImage) was used. , the void image was extracted as a dark area, and the others as a bright area. For each void image extracted, the major axis (Lb) and minor axis (Ls) are obtained, the area (S) of each void image having a major axis (Lb) of 30 μm or more is obtained, the sum of them is obtained, and the obtained total The area was defined as the total macrovoid area (Sy). On the other hand, the area (St) of the measurement region was determined, and the ratio (percentage) of (Sy) to (St) (Sy/St×100(%)) was determined. A similar operation was performed in five arbitrary fields of view, and the simple average value was taken as the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more in the measured diaphragm. The length in the thickness direction (Lt) and the length in the plane direction (Lf) are obtained in each void image, and the length in the thickness direction (Lt) and the length in the plane direction (Lf) are obtained, and the larger one of (Lt) and (Lf) is the major axis (Lb), and the smaller one is the minor axis (Ls).
Here, the thickness direction length (Lt) is the thickness direction of the diaphragm, that is, the length in the direction perpendicular to the surface of the diaphragm. The distance in the thickness direction of the diaphragm (perpendicular to the surface of the diaphragm) between the closest point and the point closest to the opposite surface was taken as the thickness direction length (Lt) of the void. A value obtained by dividing the void area (S) by the length in the thickness direction (Lt) was defined as the length in the plane direction (Lf) of the void image.

<膜抵抗>
(測定方法)
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜について、測定用の隔膜試料を2枚準備する。各隔膜試料を用いて、以下のセル構成で形成したセルを25℃の恒温槽内で30分静置した後、以下の測定条件で交流インピーダンス測定を行い、得られた切片成分(Ra)と測定サンプルを入れない場合の切片成分(Rb)及び下記式により膜抵抗を算出する。隔膜試料2枚について上記測定を行い、得られた測定値(2点)の平均値を算出し、これを隔膜の膜抵抗とする。
[膜抵抗(Ωcm)]=(Ra-Rb)×1.77
(測定条件)
・セル構成
作用極:Ni板
対極:Ni板
電解液:30質量%水酸化カリウム水溶液
サンプル前処理:上記電解液に1晩浸漬
測定有効面積:1.77cm2
・交流インピーダンス測定条件
印加電圧:10mV vs.開回路電圧
周波数領域:100kHz~100Hz
<透気度の測定方法>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜について、王研式透気度試験機(旭精工社製、型番:EGBO)を用いて透気度を測定した。任意3点を測定し、その平均値を透気度とした。
<Membrane resistance>
(Measuring method)
Two diaphragm samples for measurement are prepared for the diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example. Using each diaphragm sample, a cell formed with the following cell configuration was allowed to stand in a constant temperature bath at 25° C. for 30 minutes, and then AC impedance was measured under the following measurement conditions. Membrane resistance is calculated from the intercept component (Rb) without the measurement sample and the following formula. The above measurement is performed on two membrane samples, and the average value of the obtained measured values (two points) is calculated and taken as the membrane resistance of the membrane.
[Membrane resistance (Ωcm 2 )] = (Ra-Rb) x 1.77
(Measurement condition)
・Cell configuration Working electrode: Ni plate Counter electrode: Ni plate Electrolyte solution: 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution Sample pretreatment: immersed overnight in the above electrolyte solution Effective area for measurement: 1.77 cm2
· AC impedance measurement conditions Applied voltage: 10 mV vs. Open circuit voltage frequency range: 100kHz to 100Hz
<Method for measuring air permeability>
The air permeability of the diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example was measured using an Oken type air permeability tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model number: EGBO). Measurements were taken at three arbitrary points, and the average value was taken as the air permeability.

<単位膜厚あたりの透気度>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜について、上記の方法で求めた、透気度、膜厚より、次式により、単位膜厚あたりの透気度(X)を算出した。
X=隔膜の透気度(秒)/隔膜の膜厚(μm)
<熱アルカリ耐久試験>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜を3cm角に切り出し、これを試験片とした。この試験片2枚を、フッ素樹脂容器(PFA製)に入れ、30gの30%KOH水溶液に、90℃にて浸漬させた。浸漬24時間後と240時間後の隔膜を取り出し、室温にて膜抵抗を測定し、(240時間後の膜抵抗/24時間後の膜抵抗)を熱アルカリ耐久試験後の膜抵抗比として算出した。
<Air permeability per unit film thickness>
For the diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example, etc., the air permeability (X) per unit film thickness was calculated from the air permeability and film thickness obtained by the above method, using the following equation.
X = air permeability of diaphragm (seconds)/thickness of diaphragm (μm)
<Heat alkali durability test>
A diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example was cut into a 3 cm square, and this was used as a test piece. Two of these test pieces were placed in a fluororesin container (made of PFA) and immersed in 30 g of a 30% KOH aqueous solution at 90°C. After 24 hours and 240 hours of immersion, the membrane resistance was measured at room temperature, and (membrane resistance after 240 hours/membrane resistance after 24 hours) was calculated as the membrane resistance ratio after the hot alkali durability test. .

<超音波試験の評価方法>
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜について、下記の超音波試験により、質量減少率を評価した。
(超音波試験)
各実施例等で得られたアルカリ水電解用隔膜について、5×5cmに切り出したものを隔膜試料とし、隔膜試料とイオン交換水6ccをチャック付ポリ袋(生産日本社製、ユニパックC-4)に入れて封止し、水槽を30℃に調温した超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ製、型名:US-103、高周波出力:100w、発信周波数:38kHz)を用い、水槽中に1時間静置したのち、3分間超音波を照射した。
(超音波試験後の質量減少率)
上記超音波試験前後における隔膜試料のそれぞれの重さを精密天秤(エー・アンド・デイ社製、型番:GH-200)を用いて測定し、下記式により質量減少率を算出した。
質量減少率(%)=100-(超音波試験後の質量(g)/超音波試験前の質量(g)×100)
[実施例1]
(1.無機粒子分散液の調製)
水酸化マグネシウム(平均粒子径0.20μm、板状、アスペクト比6.21)とN-メチル-2-ピロリドン(富士フイルム和光純薬工業社製)を質量比1:1となるよう混合し、ジルコニアメディアボールを入れたポットミルにて、室温で6時間分散処理を行うことにより水酸化マグネシウム分散液を調製した。
<Evaluation method of ultrasonic test>
The mass reduction rate of the diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example was evaluated by the following ultrasonic test.
(Ultrasonic test)
The diaphragm for alkaline water electrolysis obtained in each example etc. was cut into a size of 5×5 cm and used as a diaphragm sample. Put it in and seal it, and use an ultrasonic cleaning machine (manufactured by SND Co., Ltd., model name: US-103, high frequency output: 100 W, transmission frequency: 38 kHz) in which the temperature of the water tank is adjusted to 30 ° C., for 1 hour in the water tank. After standing still, ultrasonic waves were applied for 3 minutes.
(Mass reduction rate after ultrasonic test)
The weight of each diaphragm sample before and after the ultrasonic test was measured using a precision balance (manufactured by A&D, model number: GH-200), and the mass reduction rate was calculated according to the following formula.
Mass reduction rate (%) = 100 - (mass after ultrasonic test (g) / mass before ultrasonic test (g) x 100)
[Example 1]
(1. Preparation of inorganic particle dispersion)
Magnesium hydroxide (average particle size 0.20 μm, plate shape, aspect ratio 6.21) and N-methyl-2-pyrrolidone (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed so that the mass ratio is 1:1, A magnesium hydroxide dispersion was prepared by carrying out dispersion treatment at room temperature for 6 hours using a pot mill containing zirconia media balls.

(2.塗布用組成物の調製)
上記で得られた水酸化マグネシウム分散液を用いて、固形分が51%、かつ、水酸化マグネシウム100質量部に対してポリスルホン樹脂(BASF社製、品番ウルトラゾーンS3010)(PSU)を40質量部になるように計量し、さらに塩化リチウム(富士フイルム和光純薬工業社製)を水酸化マグネシウム100質量%に対して0.1質量%加えることにより混合物を調製した。得られた混合物を自転公転ミキサー(シンキー社製、品番あわとり練太郎ARE-500)にて室温で1000rpmで約30分間混合することにより塗布用混合物(1)を得た。得られた塗布用組成物(1)の10s-1における粘度(25℃)は24000mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は6000mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は30万mPa・sであった。
(2. Preparation of coating composition)
Using the magnesium hydroxide dispersion obtained above, the solid content is 51%, and 40 parts by mass of polysulfone resin (manufactured by BASF, product number Ultrason S3010) (PSU) for 100 parts by mass of magnesium hydroxide. A mixture was prepared by adding 0.1% by mass of lithium chloride (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with respect to 100% by mass of magnesium hydroxide. The resulting mixture was mixed at room temperature for about 30 minutes at 1000 rpm in a rotation-revolution mixer (manufactured by THINKY Co., Ltd., product number Awatori Mixer ARE-500) to obtain a coating mixture (1). The resulting coating composition (1) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 24000 mPa s, a viscosity (25° C.) at 250 s −1 of 6000 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 (25° C.) was 300,000 mPa·s.

(3.膜の形成)
ポリフェニレンサルファイド不織布(膜厚130μm、目付60g/m2)上に、塗布用組成物(1)を剪断速度50s-1で塗布(塗布時粘度17000mPa・s)して含浸させた。その後、塗布用組成物(1)を含浸させた不織布を、室温にて5分間イオン交換水を満たした水槽に水浴させ、塗液を凝固させて膜を形成した。水浴後、得られた膜を、乾燥機にて80℃で、10分間乾燥し、不織布と水酸化マグネシウム及びポリスルホン樹脂を含む膜との複合体からなるアルカリ水電解用隔膜(1)を得た。得られたアルカリ水電解用隔膜(1)について、上述した方法で評価を行った。
膜厚は210μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は15%であり、単位膜厚当たりの透気度は1.1であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.83であり、また超音波照射後の質量減少率は1.1%であった。
(3. Film formation)
A polyphenylene sulfide nonwoven fabric (film thickness: 130 μm, basis weight: 60 g/m 2 ) was impregnated with coating composition (1) at a shear rate of 50 s −1 (viscosity at coating: 17,000 mPa·s). After that, the nonwoven fabric impregnated with the coating composition (1) was bathed in a water bath filled with deionized water at room temperature for 5 minutes to solidify the coating liquid to form a film. After the water bath, the resulting membrane was dried in a dryer at 80°C for 10 minutes to obtain a diaphragm for alkaline water electrolysis (1) composed of a composite of a nonwoven fabric, a membrane containing magnesium hydroxide and a polysulfone resin. . The obtained diaphragm for alkaline water electrolysis (1) was evaluated by the method described above.
The film thickness was 210 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 15%, and the air permeability per unit film thickness was 1.1. The membrane resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.83, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 1.1%.

[実施例2]
実施例1と同様にして塗布用組成物(1)と同様の塗布用組成物(2)を調製した。実施例1の(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(2)を用い、水槽中の非溶媒をイオン交換水の代わりにイオン交換水50%N-メチルー2-ピロリドン50%の混合水溶液を用い、凝固後にイオン交換水中にて10分間静置したこと以外は同様にして隔膜(2)を作製した。得られた隔膜(2)の膜厚は195μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は6%であり、単位膜厚当たりの透気度は2.0であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.91であり、また超音波照射後の質量減少率は0.9%であった。
[Example 2]
Coating composition (1) and coating composition (2) were prepared in the same manner as in Example 1. In (3. Film formation) of Example 1, the coating composition (2) was used instead of the coating composition (1), and the non-solvent in the water tank was replaced with ion-exchanged water by 50% ion-exchanged water. A diaphragm (2) was prepared in the same manner, except that a mixed aqueous solution of 50% N-methyl-2-pyrrolidone was used, and after coagulation it was allowed to stand in ion-exchanged water for 10 minutes. The film thickness of the obtained diaphragm (2) was 195 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 6%, and the air permeability per unit film thickness was 2.0. The film resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.91, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 0.9%.

[実施例3]
実施例1と同様にして塗布用組成物(1)と同様の塗布用組成物(3)を調製した。
実施例1の(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(3)を用い、水槽中の非溶媒をイオン交換水の代わりにイオン交換水20%N-メチルー2-ピロリドン80%の混合水溶液を用い、凝固後にイオン交換水中にて10分間静置したこと以外は同様にして隔膜(3)を作製した。得られた隔膜(3)の膜厚は185μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は3%であり、単位膜厚当たりの透気度は2.5であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.89であり、また超音波照射後の質量減少率は1.3%であった。
[Example 3]
Coating composition (1) and coating composition (3) were prepared in the same manner as in Example 1.
In (3. Film formation) of Example 1, the coating composition (3) was used instead of the coating composition (1), and the non-solvent in the water tank was replaced with ion-exchanged water by 20% ion-exchanged water. A diaphragm (3) was prepared in the same manner except that a mixed aqueous solution of 80% N-methyl-2-pyrrolidone was used, and after coagulation it was allowed to stand in ion-exchanged water for 10 minutes. The film thickness of the obtained diaphragm (3) was 185 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 3%, and the air permeability per unit film thickness was 2.5. The film resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.89, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 1.3%.

[実施例4]
実施例1と同様にして塗布用組成物(1)と同様の塗布用組成物(4)を調製した。
実施例1の(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(4)を用い、水槽中の非溶媒をイオン交換水の代わりにイオン交換水70%N-メチルー2-ピロリドン30%の混合水溶液を用い、剪断速度50s-1で塗布(塗布時粘度17000mPa・s)し、凝固後にイオン交換水中にて10分間静置したこと以外は同様にして隔膜(4)を作製した。得られた隔膜(4)の膜厚は200μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は13%であり、単位膜厚当たりの透気度は1.2であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.84であり、また超音波照射後の質量減少率は0.8%であった。
[Example 4]
A coating composition (4) similar to the coating composition (1) was prepared in the same manner as in Example 1.
In (3. Film formation) of Example 1, the coating composition (4) was used instead of the coating composition (1), and the non-solvent in the water tank was replaced with ion-exchanged water by 70% ion-exchanged water. A 30% N-methyl-2-pyrrolidone mixed aqueous solution was used, applied at a shear rate of 50 s −1 (viscosity at application: 17000 mPa s), and after coagulation, the membrane was left to stand for 10 minutes in ion-exchanged water. (4) was produced. The film thickness of the obtained diaphragm (4) was 200 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 13%, and the air permeability per unit film thickness was 1.2. The membrane resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.84, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 0.8%.

[実施例5]
実施例1の(1.無機粒子分散液の調整)において、水酸化マグネシウムに代わりに酸化ジルコニウム(第一稀元素化学工業社製、品番UEP)を使用し、(2.塗布用組成物の調製)において、固形分を48%に変更したこと以外は同様にして塗布用組成物(5)を調製した。実施例1における(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(5)を用いる以外は同様にして隔膜(5)を作製した。得られた塗布用組成物(5)の10s-1における粘度(25℃)は19000mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は6300mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は25万mPa・sであった。得られた隔膜(5)の膜厚は205μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は38%であり、単位膜厚当たりの透気度は0.6であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.78であり、また超音波照射後の質量減少率は1.4%であった。
[Example 5]
In (1. Preparation of inorganic particle dispersion) of Example 1, zirconium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd., product number UEP) was used instead of magnesium hydroxide, and (2. Preparation of coating composition ), except that the solid content was changed to 48%, to prepare a coating composition (5). A diaphragm (5) was prepared in the same manner as in (3. Film formation) in Example 1, except that the coating composition (5) was used instead of the coating composition (1). The resulting coating composition (5) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 19000 mPa s, a viscosity (25° C.) at 250 s −1 of 6300 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 (25°C) was 250,000 mPa·s. The film thickness of the obtained diaphragm (5) was 205 μm. The content of macrovoids with a major axis of 30 μm or more was 38%, and the air permeability per unit film thickness was 0.6. The film resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.78, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 1.4%.

[実施例6]
実施例1の(1.無機粒子分散液の調整)において、水酸化マグネシウムに代わりに酸化チタン(平均粒子径0.5μm)を使用し、(2.塗布用組成物の調製)において、固形分を48%に変更したこと以外は同様にして塗布用組成物(6)を調製した。次に実施例1における(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(6)を用いる以外は同様にして隔膜(6)を作製した。得られた塗布用組成物(6)の10s-1における粘度(25℃)は20000mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は6500mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は27万mPa・sであった。得られた隔膜(6)の膜厚は225μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は26%であり、単位膜厚当たりの透気度は0.9であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.81であり、また超音波照射後の質量減少率は1.5%であった。
[Example 6]
In (1. Preparation of inorganic particle dispersion) of Example 1, titanium oxide (average particle size 0.5 μm) was used instead of magnesium hydroxide, and in (2. Preparation of coating composition), solid content A coating composition (6) was prepared in the same manner, except that the was changed to 48%. Next, a diaphragm (6) was prepared in the same manner as in (3. Film formation) in Example 1, except that the coating composition (6) was used instead of the coating composition (1). The resulting coating composition (6) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 20000 mPa s, a viscosity (25° C.) at 250 s −1 of 6500 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 (25° C.) was 270,000 mPa·s. The film thickness of the obtained diaphragm (6) was 225 μm. The content of macrovoids with a major axis of 30 μm or more was 26%, and the air permeability per unit film thickness was 0.9. The membrane resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.81, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 1.5%.

[実施例7]
実施例1の(2.塗布用組成物の調製)において、ポリスルホン樹脂が50質量部になるように変更したこと以外は同様にして塗布用組成物(7)を調製した。実施例1における(3.膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(7)を用いる以外は同様にして隔膜(7)を作製した。得られた塗布用組成物(7)の10s-1における粘度(25℃)は29000mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は12000mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は57万mPa・sであった。得られた隔膜(7)の膜厚は220μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は3%であり、単位膜厚当たりの透気度は2.4であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.85であり、また超音波照射後の質量減少率は0.7%であった。
[Example 7]
Coating composition (7) was prepared in the same manner as in (2. Preparation of coating composition) of Example 1, except that the amount of polysulfone resin was changed to 50 parts by mass. A diaphragm (7) was prepared in the same manner as in (3. Film formation) in Example 1, except that the coating composition (7) was used instead of the coating composition (1). The resulting coating composition (7) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 29000 mPa s, a viscosity (25° C.) at 250 s −1 of 12000 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 . (25°C) was 570,000 mPa·s. The film thickness of the obtained diaphragm (7) was 220 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 3%, and the air permeability per unit film thickness was 2.4. The film resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.85, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 0.7%.

[実施例8]
実施例1の(2.塗布用組成物塗液の調製)において、固形分が46%なるように変更したこと以外は同様にして塗布用組成物(8)を調製した。実施例1における(3.塗膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(8)を用いる以外は同様にして膜(8)を作製した。得られた塗布用組成物(8)の10s-1における粘度(25℃)は15000mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は5300mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は11万mPa・sであった。得られた隔膜(8)の膜厚は240μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は38%であり、単位膜厚当たりの透気度は0.6であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.77であり、また超音波照射後の質量減少率は1.6%であった。
[Example 8]
Coating composition (8) was prepared in the same manner as in Example 1 (2. Preparation of coating composition coating liquid), except that the solid content was changed to 46%. A film (8) was prepared in the same manner as in (3. Formation of coating film) in Example 1, except that the coating composition (8) was used instead of the coating composition (1). The resulting coating composition (8) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 15000 mPa s, a viscosity (25° C.) at 250 s −1 of 5300 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 (25° C.) was 110,000 mPa·s. The film thickness of the obtained diaphragm (8) was 240 μm. The content of macrovoids with a major axis of 30 μm or more was 38%, and the air permeability per unit film thickness was 0.6. The membrane resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.77, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 1.6%.

[比較例1]
実施例1の(2.塗布用組成物の調製)において、固形分が39%なるように変更したこと以外は同様にして塗布用組成物(c1)を調製した。実施例1における(3.塗膜の形成)において、塗布用組成物(1)の代わりに塗布用組成物(c1)を用いる以外は同様にして隔膜(c1)を作製した。得られた塗布用組成物(c1)の10s-1における粘度(25℃)は5500mPa・sであり、250s-1における粘度(25℃)は2800mPa・sであり、0.1s-1における粘度(25℃)は7万mPa・sであった。得られた隔膜(c1)の膜厚は260μmであった。長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率は45%であり、単位膜厚当たりの透気度は0.5であった。熱アルカリ耐久試験前後の膜抵抗比は0.61であり、また超音波照射後の質量減少率は2.2%であった。
[Comparative Example 1]
A coating composition (c1) was prepared in the same manner as in (2. Preparation of coating composition) of Example 1, except that the solid content was changed to 39%. A diaphragm (c1) was prepared in the same manner as in (3. Formation of coating film) in Example 1, except that the coating composition (c1) was used instead of the coating composition (1). The resulting coating composition (c1) had a viscosity (25° C.) at 10 s −1 of 5500 mPa s, a viscosity (25° C. ) at 250 s −1 of 2800 mPa s, and a viscosity at 0.1 s −1 (25° C.) was 70,000 mPa·s. The film thickness of the obtained diaphragm (c1) was 260 μm. The content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more was 45%, and the air permeability per unit film thickness was 0.5. The film resistance ratio before and after the hot alkali durability test was 0.61, and the mass reduction rate after ultrasonic irradiation was 2.2%.

以上より、実施例のアルカリ水電解用隔膜は、比較例のアルカリ水電解用隔膜と比較して、熱アルカリ溶液中での膜抵抗(イオン伝導性)の安定性に優れることが確認された。よって、実施例のアルカリ水電解用隔膜は、イオン伝導性が良好に維持され、長期間安定性して高純度の水素ガスを製造することができると考えられる。 From the above, it was confirmed that the diaphragms for alkaline water electrolysis of the examples are superior in the stability of the membrane resistance (ionic conductivity) in the hot alkaline solution as compared with the diaphragms for alkaline water electrolysis of the comparative examples. Therefore, it is considered that the diaphragms for alkaline water electrolysis of Examples can maintain good ion conductivity and can stably produce hydrogen gas of high purity for a long period of time.

Claims (6)

有機ポリマーおよび無機粒子を含む多孔質層を有するアルカリ水電解用隔膜であって、
該多孔質層は、該隔膜の少なくとも一方の表面を構成する層であり、該多孔質層の厚み方向の断面における、長径が30μm以上であるマクロボイドの含有率が40%以下であり、
下記式(1)で表されるXが0.6以上である
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜。
X=隔膜の透気度(秒)/隔膜の膜厚(μm) (1)
A diaphragm for alkaline water electrolysis having a porous layer containing an organic polymer and inorganic particles,
The porous layer is a layer constituting at least one surface of the diaphragm, and the content of macrovoids having a major axis of 30 μm or more in a cross section in the thickness direction of the porous layer is 40% or less,
A diaphragm for alkaline water electrolysis, wherein X represented by the following formula (1) is 0.6 or more.
X = air permeability of diaphragm (seconds)/thickness of diaphragm (μm) (1)
有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、かつ剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用いる
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
A composition containing an organic polymer and inorganic particles, having a viscosity (25°C) of 30,000 mPa·s or less at a shear rate of 10 s -1 and a viscosity (25°C) of 100,000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s -1 A method for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, characterized by using
有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含む
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
A composition containing an organic polymer and inorganic particles and having a viscosity (25° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s −1 is used, and the composition is applied at a shear rate at which the viscosity of the composition becomes 30000 mPa s or less. A method for producing a diaphragm for alkaline water electrolysis, comprising a step of applying a substance.
有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、かつ剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である
アルカリ水電解用隔膜用の組成物。
Alkaline water containing an organic polymer and inorganic particles, having a viscosity (25°C) of 30,000 mPa·s or less at a shear rate of 10 s -1 and a viscosity (25°C) of 100,000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s -1 A composition for a membrane for electrolysis.
有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度10s-1における粘度(25℃)が30000mPa・s以下であり、かつ剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用いて作製されてなる
アルカリ水電解用隔膜。
A composition containing an organic polymer and inorganic particles, having a viscosity (25°C) of 30,000 mPa·s or less at a shear rate of 10 s -1 and a viscosity (25°C) of 100,000 mPa·s or more at a shear rate of 0.1 s -1 A diaphragm for alkaline water electrolysis produced using
有機ポリマーおよび無機粒子を含み、剪断速度0.1s-1における粘度(25℃)が100000mPa・s以上である組成物を用い、該組成物の粘度が30000mPa・s以下となる剪断速度で該組成物を塗布する工程を含む製造方法により作製されてなる
アルカリ水電解用隔膜。
A composition containing an organic polymer and inorganic particles and having a viscosity (25° C.) of 100000 mPa s or more at a shear rate of 0.1 s −1 is used, and the composition is applied at a shear rate at which the viscosity of the composition becomes 30000 mPa s or less. A diaphragm for alkaline water electrolysis produced by a manufacturing method including a step of applying a substance.
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