JP4773737B2 - Polar liquid supplier for fuel cell, method for producing the same, and fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、極性液、特にメタノールまたはメタノール水溶液に親和性の表面を有する連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体およびその製造方法に関する。さらに具体的には、本発明は、疎水性ポリマーからなる連続気泡体の細孔表面の少なくとも一部に、親水基を与える化合物をグラフトさせた連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体、およびその製造方法に関する。また、本発明は、上記極性液供給体を用いた燃料電池に関する。   The present invention relates to a polar liquid supply body for a fuel cell comprising an open cell body having an affinity surface for a polar liquid, particularly methanol or an aqueous methanol solution, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a polar liquid supplier for a fuel cell comprising an open-cell body in which a compound imparting a hydrophilic group is grafted to at least a part of the pore surface of the open-cell body comprising a hydrophobic polymer, And a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a fuel cell using the polar liquid supplier.

ノートパソコン、電子手帳、携帯電話のようなモバイル機器は、高性能プロセッサの採用や、動画処理などの機能の増加により、ますます高性能の電池を必要としている。そのため、リチウムイオン電池をはじめとする通常の二次電池は、モバイル機器の機能強化や長時間駆動を可能にするための特性を満足させなくなっている。   Mobile devices such as notebook PCs, electronic notebooks, and cellular phones require increasingly high-performance batteries due to the adoption of high-performance processors and increased functions such as video processing. For this reason, ordinary secondary batteries such as lithium-ion batteries do not satisfy the characteristics for enabling enhancement of functions and long-time driving of mobile devices.

一方、燃料電池は、重量エネルギー密度(単位重量あたりの電気容量)がリチウムイオン電池の約10倍と大きい。クリーンなエネルギー源であることとあいまって、このような機器に燃料電池を用いることが、課題になっている。   On the other hand, the fuel cell has a weight energy density (electric capacity per unit weight) that is about 10 times larger than that of a lithium ion battery. Coupled with being a clean energy source, the use of fuel cells in such devices has become a challenge.

燃料電池は、負極に燃料を、正極に該燃料を酸化する物質を供給して、化学反応の自由エネルギーを電気エネルギーに変換するもので、水素−酸素燃料電池、炭化水素燃料電池、ヒドラジン燃料電池など各種の燃料電池が実用化され、または実用化に近づいている。しかし、水素やヒドラジンのような爆発性のある物質を用い、特に水素は、高圧容器を必要とするため、一般民生用として普及するには、安全性の確保のための技術的配慮が必要である。たとえば、燃料として負極に供給する水素を貯蔵する代わりに、天然ガス、プロパン、ナフサ、メタノールなどを貯蔵して、改質器で水素に変換して用いることが行われている(非特許文献1、158〜164頁参照)。   A fuel cell supplies fuel to the negative electrode and supplies a substance that oxidizes the fuel to the positive electrode, and converts the free energy of the chemical reaction into electric energy. A hydrogen-oxygen fuel cell, a hydrocarbon fuel cell, a hydrazine fuel cell Various fuel cells have been put to practical use or are approaching practical use. However, since explosive substances such as hydrogen and hydrazine are used, and especially hydrogen requires a high-pressure vessel, technical considerations for ensuring safety are necessary to disseminate it for general consumer use. is there. For example, instead of storing hydrogen supplied to the negative electrode as fuel, natural gas, propane, naphtha, methanol, or the like is stored and converted into hydrogen by a reformer and used (Non-Patent Document 1). 158-164).

メタノールを用いる燃料電池は、比較的安全なメタノールまたはその水溶液を水素源とするため、高圧容器の必要がなく、安全上、有利である。また、メタノールを水素に変換せずに直接燃料として用いるダイレクトメタノール形燃料電池の開発も進められており、改質器を用いないので、小型・軽量化および安全性の上でさらに有利である(非特許文献1、210〜217頁;非特許文献2、129〜131頁参照)。   Since the fuel cell using methanol uses a relatively safe methanol or an aqueous solution thereof as a hydrogen source, there is no need for a high-pressure vessel, which is advantageous in terms of safety. Development of a direct methanol fuel cell that uses methanol as a direct fuel without converting it to hydrogen is also underway, and since a reformer is not used, it is more advantageous in terms of miniaturization, weight reduction, and safety ( Non-Patent Documents 1, pages 210 to 217; Non-Patent Document 2, pages 129 to 131).

メタノールまたはその水溶液を、メタノール容器から改質器またはセルに供給するのにポンプを用いると、モバイル機器のように小型・軽量化が必要な機器にとって、大きな負担になる。   When a pump is used to supply methanol or an aqueous solution thereof from a methanol container to a reformer or a cell, it becomes a heavy burden for a device that needs to be reduced in size and weight, such as a mobile device.

メタノールまたはその水溶液を供給するのに、連続気泡体の成形体の毛管現象を用いることが考えられる。しかしながら、ポリウレタンフォームには、ウレタン結合のような極性基が存在し、メタノールまたはその水溶液のような極性液との親和性のために、フォームが膨潤して細孔径などの寸法安定性が悪く、実用に供することができない。一方、ポリオレフィンやポリジオレフィンのような疎水性ポリマーからなる連続気泡体は、細孔表面が疎水性であるために、極性液との親和性が乏しく、充分な吸い上げ・供給速度が得られない。また、細孔表面を界面活性剤で処理すると、メタノールまたはその水溶液のような極性液供給速度は上昇するが、通過する該極性液が界面活性剤で汚染され、運ばれた界面活性剤が電極まで到達すると、その電気伝導を阻害する。   In order to supply methanol or an aqueous solution thereof, it is conceivable to use the capillary action of an open-cell shaped body. However, polyurethane foam has polar groups such as urethane bonds, and due to its affinity with polar liquids such as methanol or its aqueous solution, the foam swells and the dimensional stability such as pore diameter is poor, It cannot be put to practical use. On the other hand, an open-cell body made of a hydrophobic polymer such as polyolefin or polydiolefin has a hydrophobic pore surface and therefore has a poor affinity with a polar liquid, so that a sufficient sucking and supplying speed cannot be obtained. Further, when the surface of the pores is treated with a surfactant, the supply rate of a polar liquid such as methanol or an aqueous solution thereof increases, but the polar liquid passing therethrough is contaminated with the surfactant, and the carried surfactant is used as an electrode. When it reaches, the electric conduction is disturbed.

したがって、上記の疎水性ポリマーからなる連続気泡体を用いて、膨潤による寸法変化を生じることなく、極性液を細孔に通すことが可能な極性液供給体を得ることが求められている。   Therefore, it is required to obtain a polar liquid supply body that can pass a polar liquid through pores without causing a dimensional change due to swelling, using an open cell body made of the above hydrophobic polymer.

ポリオレフィンのような無極性ポリマーや、その織布または不織布のような繊維に、電子線を照射するなどの方法により、ビニル化合物またはアリル化合物、特に親水性の上記化合物をグラフトさせて改質することは知られている(特許文献1、2)。また、架橋ポリオレフィン連続気泡体に、アクリル酸をグラフト重合させて親水化し、土壌に配合してその保水性を改善することが開示されている(特許文献3)。しかしながら、このようなグラフト化反応を、微細な連続気泡体に適用して、膨潤がなく、燃料電池の極性液供給体として用いることは知られていない。
特開平07−279052号公報 特開2002−371471号公報 特開平06−030656号公報 池田宏之助編著、「燃料電池のすべて」 日本実業出版社、2001年発行 電気学会 燃料電池運転性調査専門委員会編、「燃料電池発電」 コロナ社、1994年発行
Modification by grafting vinyl compounds or allyl compounds, especially hydrophilic compounds mentioned above, to nonpolar polymers such as polyolefins, or fibers such as woven or non-woven fabrics by irradiating them with an electron beam. Are known (Patent Documents 1 and 2). Further, it has been disclosed that acrylic acid is graft-polymerized to a crosslinked polyolefin open-cell body to make it hydrophilic and blended with soil to improve its water retention (Patent Document 3). However, it is not known that such a grafting reaction is applied to a fine open-cell body and does not swell and is used as a polar liquid supplier for a fuel cell.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-279052 JP 2002-371471 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-030656 Published by Hironosuke Ikeda, "All about fuel cells", published by Nihon Jitsugyo Publishing Co., Ltd., 2001 The Institute of Electrical Engineers, Fuel Cell Drivability Research Committee, “Fuel Cell Power Generation” Corona, 1994

したがって、本発明の課題は、メタノールまたはその水溶液のような極性液を供給するために、ポンプを用いる代わりに、供給する極性液の汚損がなく、かつ機器の小型・軽量化に有利な方法で極性液を供給する燃料電池用極性液供給体を提供することである。また、本発明のもうひとつの課題は、燃料電池用極性液供給体の製造方法を提供することである。さらに、本発明の他の課題は、そのような極性液供給体を用いる、小型・軽量化された燃料電池を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a polar liquid such as methanol or an aqueous solution thereof, instead of using a pump, in which there is no contamination of the supplied polar liquid, and it is an advantageous method for reducing the size and weight of the device. It is to provide a polar liquid supply body for a fuel cell that supplies a polar liquid. Moreover, another subject of this invention is providing the manufacturing method of the polar liquid supply body for fuel cells. Another object of the present invention is to provide a fuel cell that uses such a polar liquid supplier and is reduced in size and weight.

本発明者らは、上記の課題を達成するために検討を重ねた結果、連続気泡体の細孔の毛管現象を利用することが有利であり、疎水性ポリマーの連続気泡体の細孔表面をグラフト化して親水性表面を与え、これを燃料電池用極性液供給体として用いることにより、上記の課題を達成しうることを見出して、本発明を完成させるに至った。   As a result of repeated studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have advantageously used the capillary action of the pores of the open cell body, and the pore surface of the open cell body of the hydrophobic polymer is advantageous. The inventors have found that the above problems can be achieved by grafting to give a hydrophilic surface and using this as a polar liquid supplier for a fuel cell, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、疎水性ポリマーからなる連続気泡体の細孔表面の少なくとも一部に、細孔表面に親水基を与える化合物をグラフトさせた、極性液親和性細孔表面を有するグラフト化連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体に関する。また本発明は、疎水性ポリマーの連続気泡体に、電子線を照射する工程を含み、該工程中または該工程後に、細孔表面に親水基を与える化合物またはその溶液を、細孔に存在させることを特徴とする、上記燃料電池用連続気泡体の製造方法に関する。さらに本発明は、メタノールまたはその水溶液のような極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池において、上記極性液供給体を介して、該極性液を改質器または燃料極に供給することを特徴とする燃料電池に関する。   That is, the present invention provides a grafted continuous surface having a polar liquid-affinity pore surface in which a compound that gives a hydrophilic group to the pore surface is grafted to at least a part of the pore surface of an open-celled body made of a hydrophobic polymer. The present invention relates to a polar liquid supply body for a fuel cell comprising a bubble body. The present invention also includes a step of irradiating an open cell body of a hydrophobic polymer with an electron beam, and a compound that imparts a hydrophilic group to the pore surface or a solution thereof is present in the pores during or after the step. The present invention relates to a method for producing the open cell body for a fuel cell. Furthermore, the present invention provides a fuel cell using a polar liquid such as methanol or an aqueous solution thereof as a hydrogen source or fuel, wherein the polar liquid is supplied to the reformer or the fuel electrode via the polar liquid supply body. To a fuel cell.

本発明の極性液供給体として用いられる連続気泡体は、軟質、半硬質、硬質など、どのような連続気泡体でもよく、その目的、たとえば燃料電池の種類や形状に応じて適宜選択される。   The open cell body used as the polar liquid supply body of the present invention may be any open cell body such as soft, semi-rigid, and hard, and is appropriately selected according to the purpose, for example, the type and shape of the fuel cell.

連続気泡体を構成するベースポリマーは、極性液によって膨潤を起こさない疎水性ポリマーである。このような疎水性ポリマーとしては、各種の重合法によって得られるポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−ブテン共重合体、エチレン−高級アルキレン共重合体のようなポリオレフィン樹脂;ポリブタジエン樹脂のようなポリジオレフィン樹脂;上記相互の共重合体およびポリマーブレンド;EPR、EPDM、ポリブタジエンゴム、SBR、ポリイソプレンゴム、IIRのような炭化水素系ゴム;スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体、1,2−ポリブタジエン、ポリプロピレン−EPDMブレンド、その部分架橋体のような炭化水素系熱可塑性エラストマーなどの炭化水素系ポリマーが例示される。さらに、PET、PBTのようなポリエステルも、疎水性ポリマーとして挙げることができる。これらのうち、柔軟であり、照射によって分解するような添加剤がなく、リサイクルも容易なことから、ポリオレフィンが好ましく、優れた極性液吸収性と寸法安定性を有する極性液供給体が容易に得られることから、高密度ポリエチレンが特に好ましい。   The base polymer constituting the open cell body is a hydrophobic polymer that does not swell due to the polar liquid. Examples of the hydrophobic polymer include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-α-butene copolymer, and ethylene-higher alkylene copolymer obtained by various polymerization methods; polydiolefin resins such as polybutadiene resin. Copolymer and polymer blends; hydrocarbon rubbers such as EPR, EPDM, polybutadiene rubber, SBR, polyisoprene rubber, IIR; styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-ethylene butene-styrene Hydrocarbons such as block copolymers, styrene-isoprene-styrene block copolymers, styrene-ethylene / propylene-styrene block copolymers, 1,2-polybutadiene, polypropylene-EPDM blends, and partially crosslinked products thereof Hydrocarbon polymer, such as thermoplastic elastomers. Furthermore, polyesters such as PET and PBT can also be mentioned as hydrophobic polymers. Of these, polyolefin is preferred because it is flexible, has no additive that decomposes upon irradiation, and is easy to recycle, and a polar liquid supplier having excellent polar liquid absorbability and dimensional stability can be easily obtained. Therefore, high-density polyethylene is particularly preferable.

グラフト化剤として用いられる、細孔表面に親水基を与える化合物としては、それ自体が親水基を有するビニル化合物およびアリル化合物、ならびにグラフト化反応の後に、加水分解反応のような反応によって親水基を生じることができるビニル化合物およびアリル化合物を挙げることができる。それ自体が親水基を有するビニル化合物およびアリル化合物としては、アクリル酸、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)アクリルアミド、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウムのようなアクリル化合物;これらに対応するメタクリル化合物;およびエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、N−メチル−N−ビニルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドンのような、その他の親水性ビニル化合物;およびこれらに対応する親水性アリル化合物などが例示される。また、親水基を生じることができるビニル化合物およびアリル化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、酢酸ビニルなどが例示される。これらの親水基を与える化合物のうち、取扱いが容易なことからアクリル酸、アクリルアミド、メタクリル酸グリシジルなどが好ましく、目的とする吸水率およびその他の性質から選択することができる。   As a compound that imparts a hydrophilic group to the pore surface used as a grafting agent, a vinyl compound and an allyl compound each having a hydrophilic group, and a grafting reaction followed by a reaction such as a hydrolysis reaction. Mention may be made of vinyl compounds and allyl compounds which can be produced. Acrylic compounds such as acrylic acid, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, acrylamide, N- (hydroxymethyl) acrylamide, sodium acrylate, potassium acrylate as vinyl compounds and allyl compounds having hydrophilic groups themselves Corresponding methacrylic compounds; and other hydrophilic vinyl compounds such as ethylene glycol monovinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, N-methyl-N-vinylformamide, N-methyl-N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone And the hydrophilic allyl compounds corresponding to these; Examples of the vinyl compound and allyl compound capable of generating a hydrophilic group include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, and vinyl acetate. Of these compounds giving a hydrophilic group, acrylic acid, acrylamide, glycidyl methacrylate and the like are preferable because they are easy to handle, and can be selected from the target water absorption rate and other properties.

グラフト化は、細孔表面に親水基を与える目的で行われるので、グラフト化反応によって生じる側鎖(グラフト鎖)は、必ずしもモノマーが付加重合して得られるポリマー鎖である必要はなく、単にモノマーがベースポリマーと反応して生じたものからポリマー鎖まで、目的とする極性液供給体の性質に合わせて選択することができる。本発明においては、グラフトポリマーおよびグラフト化連続気泡体とは、このようなグラフト鎖を有するポリマーおよび連続気泡体として定義される。また、ポリエチレングリコールモノビニルエーテルのように親水性のポリマー鎖を有するグラフト化剤を用いて、グラフト鎖を形成させてもよい。   Since the grafting is performed for the purpose of giving a hydrophilic group to the pore surface, the side chain generated by the grafting reaction (graft chain) does not necessarily need to be a polymer chain obtained by addition polymerization of the monomer. Can be selected in accordance with the properties of the intended polar liquid supplier, from those produced by reacting with the base polymer to polymer chains. In the present invention, a graft polymer and a grafted open cell are defined as a polymer having such a graft chain and an open cell. Further, a graft chain may be formed using a grafting agent having a hydrophilic polymer chain such as polyethylene glycol monovinyl ether.

グラフトポリマーのグラフト化の度合いは、グラフト化反応による重量増加から、下記の定義によるグラフト率によって示される。
G(重量%)=[(w−w)/w] × 100
(式中、Gはグラフト率、wはグラフト化反応前の重量、wはグラフト化反応後の重量を示す。)
The degree of grafting of the graft polymer is indicated by the graft ratio according to the following definition from the weight increase due to the grafting reaction.
G (% by weight) = [(w−w 0 ) / w 0 ] × 100
(In the formula, G represents the graft ratio, w 0 represents the weight before the grafting reaction, and w represents the weight after the grafting reaction.)

本発明において極性液供給体として用いられるグラフト化連続気泡体のグラフト率は、疎水性ポリマーの種類、グラフト化剤の種類、供給する極性液の種類、および目的とする極性液供給体の性質に合わせて選択される。極性液によってフォームが膨潤することなく、かつ充分な供給速度が得られることから、グラフト率は、5〜100重量%の範囲が好ましく、20〜90重量%がさらに好ましく、50〜80重量%が特に好ましい。   In the present invention, the graft ratio of the grafted open cell used as the polar liquid supply body depends on the type of hydrophobic polymer, the type of grafting agent, the type of polar liquid to be supplied, and the properties of the target polar liquid supply body. It is selected together. Since the foam is not swollen by the polar liquid and a sufficient supply rate can be obtained, the graft ratio is preferably in the range of 5 to 100% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, and more preferably 50 to 80% by weight. Particularly preferred.

上記疎水性ポリマーをベースとする極性液供給体の平均細孔径は、該極性液の供給速度から1〜200μmの範囲が好ましく、平均細孔径が小さいほど供給速度が大きい。充分な極性液供給速度を有し、かつ製造が容易なことから、10〜120μmがさらに好ましい。ただし、燃料電池の構造のうえで、燃料極または改質器から発生する炭酸ガスを、極性液供給体を介して排出する必要がある場合、極性液の供給速度を下げてもよい構造にして、極性液供給体の平均細孔径を、100〜200μmの範囲とすることがさらに好ましく、120μmを越えて180μm以下が特に好ましい。   The average pore diameter of the polar liquid supply body based on the hydrophobic polymer is preferably in the range of 1 to 200 μm from the supply speed of the polar liquid. The smaller the average pore diameter, the higher the supply speed. 10 to 120 μm is more preferable because it has a sufficient polar liquid supply rate and is easy to produce. However, when it is necessary to discharge the carbon dioxide gas generated from the fuel electrode or reformer through the polar liquid supply body on the structure of the fuel cell, the supply speed of the polar liquid may be reduced. The average pore diameter of the polar liquid supplier is more preferably in the range of 100 to 200 μm, particularly preferably more than 120 μm and 180 μm or less.

極性液供給体の空隙率は、充分な機械的強度を有しながら、優れた極性液供給速度を示すことから、70〜90%が好ましく、80〜90%がさらに好ましい。   The porosity of the polar liquid supply body is preferably 70 to 90%, more preferably 80 to 90%, since it exhibits an excellent polar liquid supply speed while having sufficient mechanical strength.

本発明の極性液供給体に、必要に応じて、電子線の透過を妨げたり、電子線によって分解するなどの弊害を生じない限り、充填剤、色材、可塑剤、軟化材、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤および/または防カビ剤などを配合することができる。これらは、たとえば連続気泡体を形成させる前に、疎水性ポリマーに混練するなどの方法によって、系中に導入することができる。   As long as the polar liquid supply body of the present invention does not cause adverse effects such as blocking the transmission of electron beams or decomposing by electron beams, the filler, coloring material, plasticizer, softening material, lubricant, charging An inhibitor, an antioxidant, a flame retardant, an ultraviolet absorber, an antibacterial agent, and / or an antifungal agent can be blended. These can be introduced into the system by a method such as kneading into a hydrophobic polymer before forming an open cell body.

本発明の極性液供給体に用いられる連続気泡体は、たとえば疎水性ポリマーもしくはそれを含む系に、核剤を分散もしくは溶解させた後、水または適切な溶媒を用いて核剤を抽出させる抽出法;あるいは疎水性ポリマーもしくはそれを含む系に、不活性ガスを機械的に混入するメカニカルフロス法などによって形成させることができる。より均一な細孔径の連続気泡体が得られることから、抽出法が好ましい。抽出法で用いる核剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム無水物、炭酸ナトリウム無水物、メタケイ酸ナトリウム無水物および四ホウ酸ナトリウム無水物のような無機化合物;ならびにトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ソルビトール、スクロース、可溶化デンプン、グリシンおよび各種有機酸塩(たとえばリンゴ酸、クエン酸、コハク酸、グルタミン酸などのナトリウム塩)のような有機化合物が例示され、環境への影響がないことなどから塩化ナトリウムが好ましい。メカニカルフロス法で混入する不活性ガスとしては、窒素などが例示される。炭化水素系ゴムのような連続気泡体の形成に加硫(架橋)を伴う系では、高分子化合物に、必要に応じて加硫剤(架橋剤)および加硫促進剤を混合して、それぞれの系によって選択される適切な条件で加硫を行う。   The open cell body used in the polar liquid supply body of the present invention is an extraction in which, for example, a nucleating agent is dispersed or dissolved in a hydrophobic polymer or a system containing the same, and then the nucleating agent is extracted using water or a suitable solvent. Or a mechanical floss method in which an inert gas is mechanically mixed into a hydrophobic polymer or a system containing the same. The extraction method is preferable because an open-cell body having a more uniform pore diameter can be obtained. Nucleating agents used in the extraction method include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, sodium nitrate, sodium nitrite, sodium sulfate anhydride, sodium carbonate anhydride, sodium metasilicate anhydride and sodium tetraborate anhydride. Inorganic compounds such as: trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, sorbitol, sucrose, solubilized starch, glycine and various organic acid salts (for example, sodium salts such as malic acid, citric acid, succinic acid, glutamic acid) Organic compounds such as these are exemplified, and sodium chloride is preferred because it does not affect the environment. Nitrogen etc. are illustrated as an inert gas mixed by the mechanical froth method. In a system that involves vulcanization (crosslinking) in the formation of open-cell bodies such as hydrocarbon rubber, a polymer compound is mixed with a vulcanizing agent (crosslinking agent) and a vulcanization accelerator as necessary, Vulcanization is performed under appropriate conditions selected by the system.

本発明のグラフト化連続気泡体は、上記のようにして得られた連続気泡体の細孔に、グラフト化反応またはその後の反応によって、親水基を形成したものである。   The grafted open cell of the present invention is one in which hydrophilic groups are formed in the pores of the open cell obtained as described above by grafting reaction or subsequent reaction.

疎水性ポリマーのうち、細孔表面に官能基を有するものは、グラフトさせるモノマーやマクロマーを該官能基に反応させて、グラフト鎖を形成させることができる。しかし、ポリエチレンのようなポリオレフィン樹脂の場合、そのような官能基が存在しないので、有機過酸化物の存在下における加熱、または電子線照射によってラジカルを発生させ、それをグラフト化サイトとしてグラフト鎖を形成させる。本発明者は、電子線照射により、ポリマーの劣化や、連続気泡体の構造変化を生じることなく、制御よくラジカルを発生させてグラフト化が可能であることを見出した。   Among hydrophobic polymers, those having a functional group on the pore surface can form a graft chain by reacting a monomer or macromer to be grafted with the functional group. However, in the case of a polyolefin resin such as polyethylene, since such a functional group does not exist, a radical is generated by heating in the presence of an organic peroxide or electron beam irradiation, and the graft chain is formed by using it as a grafting site. Let it form. The present inventor has found that grafting can be performed by generating radicals with good control without causing deterioration of the polymer or structural change of the open cell body by electron beam irradiation.

電子線照射は、線源として電子加速器などを用い、常温で、空気中または窒素もしくはアルゴンのような不活性ガス雰囲気中で行うことができる。加速電圧は、照射対象の実質厚さによっても異なるが、通常150〜1,500kVである。電子線照射によって疎水性ポリマーの連続気泡体が融解することを防ぐ場合には、該連続気泡体を冷却しつつ照射を行うか、照射を低レベルで、または間欠的に行う。電子線の吸収線量は、単位体積あたり、通常10〜300kGy、好ましくは50〜200kGyである。   Electron beam irradiation can be performed at room temperature in air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon using an electron accelerator as a radiation source. The acceleration voltage varies depending on the actual thickness of the irradiation target, but is usually 150 to 1,500 kV. In order to prevent the open-cell body of the hydrophobic polymer from being melted by electron beam irradiation, irradiation is performed while the open-cell body is cooled, or irradiation is performed at a low level or intermittently. The absorbed dose of the electron beam is usually 10 to 300 kGy, preferably 50 to 200 kGy per unit volume.

グラフト化反応は、細孔表面に親水基を与える化合物を、電子線照射と同時に、または電子線照射の後に、連続気泡体の細孔に存在させて、実施することができる。すなわち、疎水性ポリマーの連続気泡体を、親水基を与える化合物か、もしくは該化合物を溶解し、かつ連続気泡体を冒さない溶媒に溶解させた溶液に浸漬するか、上記化合物またはその溶液を疎水性ポリマーの連続気泡体の細孔に通す。ただし、該化合物が固体である場合には、溶液として用いる必要がある。用いる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジエチルエーテル、アセトン、ベンゼン、トルエンなど、およびそれらの混合溶媒が例示される。親水基を与える化合物は、水や極性溶媒に溶解するものが多い。それゆえ溶媒としては、これらの化合物を溶解させるような、水;メタノール、エタノール、イソプロパノールのような低級アルコール;およびこれらの混合溶媒が好ましく、グラフト化反応の際に連続気泡体を膨潤させないことから、水を用いることがより好ましい。有機溶媒の存在は、膨潤率を上げる傾向がある。無溶媒でグラフト化反応を行うことが最も好ましい。また、必要に応じて、グラフト化剤を加圧または減圧下に送るなどの手段をとることもできる。   The grafting reaction can be carried out by allowing a compound that gives a hydrophilic group to the pore surface to be present in the pores of the open-cell body simultaneously with or after the electron beam irradiation. That is, the open-cell body of the hydrophobic polymer is immersed in a compound that gives a hydrophilic group or a solution in which the compound is dissolved and in a solvent that does not affect the open-cell body, or the above compound or its solution is made hydrophobic. Through the pores of the open cell of the conductive polymer. However, when the compound is a solid, it must be used as a solution. Examples of the solvent used include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, diethyl ether, acetone, benzene, toluene, and a mixed solvent thereof. Many compounds that give hydrophilic groups are soluble in water or polar solvents. Therefore, as the solvent, water that dissolves these compounds; lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; and mixed solvents thereof are preferable, because they do not swell the open cell body during the grafting reaction. More preferably, water is used. The presence of the organic solvent tends to increase the swelling rate. Most preferably, the grafting reaction is carried out without solvent. Further, if necessary, it is possible to take means such as sending the grafting agent under pressure or reduced pressure.

反応温度は、常温でも、連続気泡体の構造が損なわれない程度の高温で行ってもよい。電子線照射の後にグラフト化を行う場合、電子線照射された連続気泡体を、たとえばドライアイス−ジエチルエーテル中または液体窒素中で冷却して保存することにより、電子線照射によって生じたラジカルを安定に保存することができる。   The reaction temperature may be room temperature or high enough that the structure of the open cell body is not impaired. When grafting is performed after electron beam irradiation, the radicals generated by electron beam irradiation can be stabilized by cooling and storing, for example, dry ice-diethyl ether or liquid nitrogen. Can be saved.

たとえば、高密度ポリエチレンのようなポリオレフィンの連続気泡体の細孔表面に(ポリ)アクリル酸のグラフト鎖を形成させる場合、連続気泡体に電子線照射を行った後、アクリル酸またはその溶液に連続気泡体を浸漬して、常温で、または50℃以下に加温してグラフト化反応を実施するか、浸漬中の試料に電子線照射を行うことにより、グラフト化反応を実施することができる。溶液としては、15重量%以上のアクリル酸を含む水溶液などを用いることができる。   For example, when a (poly) acrylic acid graft chain is formed on the pore surface of a polyolefin open cell such as high-density polyethylene, the continuous cell is irradiated with an electron beam and then continuous with acrylic acid or a solution thereof. The grafting reaction can be carried out by immersing the foam and heating at room temperature or below 50 ° C. to carry out the grafting reaction, or by irradiating the sample being immersed with an electron beam. As the solution, an aqueous solution containing 15% by weight or more of acrylic acid can be used.

連続多孔体は、グラフト化反応の際に膨潤することがあり、それが著しいと、必要な寸法安定性が得られず、また機械的強度を損ねることがある。したがって、グラフト化反応は、膨潤を抑制するような条件で行うことが好ましい。膨潤率は、体積変化率として30%以下が好ましく、10%以下がさらに好ましい。   The continuous porous body may swell during the grafting reaction, and if it is significant, the required dimensional stability may not be obtained, and the mechanical strength may be impaired. Therefore, the grafting reaction is preferably performed under conditions that suppress swelling. The swelling rate is preferably 30% or less, more preferably 10% or less as a volume change rate.

グラフト化剤としてアクリル酸を用いる場合、無溶媒でグラフト化反応を行うことが最も好ましい。また、ベースポリマーとしては、高密度ポリエチレンが最も好ましく、ポリオレフィンのポリマーブレンドの場合は、高密度ポリエチレンの含有量の高い方が、より低い膨潤率で、良好な極性液吸収性を有する極性液供給体が得られる。   When acrylic acid is used as the grafting agent, the grafting reaction is most preferably carried out without a solvent. The base polymer is most preferably high-density polyethylene, and in the case of a polymer blend of polyolefin, the higher the high-density polyethylene content, the lower the swelling ratio and the better polar liquid supply The body is obtained.

得られた極性液供給体の極性液吸収性は、後述の実施例の測定方法を用いて、10秒以内が好ましく、1秒以内がさらに好ましい。   The polar liquid absorptivity of the obtained polar liquid supply body is preferably within 10 seconds, and more preferably within 1 second, using the measurement method of Examples described later.

メタクリル酸グリシジルのようなグラフト化剤を用いる場合には、グラフト鎖を形成させた後、硫酸水溶液のような酸性水溶液による開環反応でエポキシ環を開環させて、2個のヒドロキシル基を形成させることができる。反応条件は、代表的には、75℃において、0.5mol/Lの硫酸水溶液中に3時間浸漬する。   When a grafting agent such as glycidyl methacrylate is used, after forming a graft chain, the epoxy ring is opened by an acid ring opening reaction with an acidic aqueous solution such as an aqueous sulfuric acid solution to form two hydroxyl groups. Can be made. The reaction conditions are typically immersed in a 0.5 mol / L sulfuric acid aqueous solution at 75 ° C. for 3 hours.

本発明の燃料電池は、メタノールのようなアルコールやその水溶液などの極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池であって、該極性液を、その容器より、上記本発明の極性液供給体を介して、改質器または燃料電池に供給することを特徴とする。極性液としては、上記のほか、発酵法などによって得られるエタノールやその水溶液、メタノールおよび/またはエタノールを他の成分とともに含む液体などが例示される。   The fuel cell of the present invention is a fuel cell using a polar liquid such as alcohol such as methanol or an aqueous solution thereof as a hydrogen source or fuel, and the polar liquid is supplied from the container to the polar liquid supply body of the present invention. To the reformer or the fuel cell. In addition to the above, examples of the polar liquid include ethanol obtained by a fermentation method, an aqueous solution thereof, methanol and / or a liquid containing ethanol together with other components, and the like.

メタノールを水素源として用いる燃料電池を例にとると、メタノールまたはその水溶液(以下、メタノール系液体という)を改質器に供給して、部分酸化反応や水蒸気改質などの改質反応により、水素を含む改質ガスを生成させ、この水素を燃料電池の燃料極に接する燃料室に供給する。燃料電池は、リン酸水溶液、アルカリ性水溶液、溶融炭酸塩、固体酸化物、固体高分子などを電解質として含み、必要に応じて触媒および/または電解質保持材を含む電解質層の両側に、炭素繊維のような多孔質導電体で構成される、燃料極と酸素極とを設けたものであり、燃料極に供給される水素と、空気などとして酸素極に供給される酸素との反応によって生じるエネルギーを、上記両極より電気エネルギーとして取り出すことができる。   Taking a fuel cell that uses methanol as a hydrogen source, for example, methanol or an aqueous solution thereof (hereinafter referred to as a methanol-based liquid) is supplied to a reformer, and hydrogen is generated by a reforming reaction such as partial oxidation reaction or steam reforming. The hydrogen is supplied to a fuel chamber in contact with the fuel electrode of the fuel cell. The fuel cell includes an aqueous solution of phosphoric acid, an alkaline solution, a molten carbonate, a solid oxide, a solid polymer, and the like as an electrolyte, and, if necessary, carbon fiber on both sides of an electrolyte layer containing a catalyst and / or an electrolyte holding material. The fuel electrode and the oxygen electrode, which are composed of such a porous conductor, are provided, and the energy generated by the reaction between hydrogen supplied to the fuel electrode and oxygen supplied to the oxygen electrode as air or the like. , And can be taken out as electrical energy from the two electrodes.

ダイレクトメタノール型燃料電池のように、燃料としてアルコールを直接に用いる燃料電池は、メタノール系液体のようなアルコール含有液体を直接に燃料極に供給して、水素の代わりに燃料として用いるものである。たとえば固体高分子電解質膜を電解質層とし、炭素繊維のような担体に担持させた白金系触媒、たとえば燃料極のRu−Pt触媒、空気極のPt触媒により、酸化して炭酸ガスと水を生じる反応によって発生するエネルギーを、上記と同様に取り出すことができる。   Like a direct methanol fuel cell, a fuel cell that directly uses alcohol as a fuel supplies an alcohol-containing liquid such as a methanol-based liquid directly to the fuel electrode and uses it as a fuel instead of hydrogen. For example, a solid polymer electrolyte membrane is used as an electrolyte layer and is oxidized by a platinum-based catalyst supported on a carrier such as carbon fiber, such as a Ru-Pt catalyst for a fuel electrode or a Pt catalyst for an air electrode, to generate carbon dioxide gas and water. The energy generated by the reaction can be taken out as described above.

本発明によって、メタノール系液体のような極性液を汚染することなく供給する燃料電池用極性液供給体を、容易に得ることができる。本発明の製造方法により、発泡体の物性を損なうことなく、上記の極性液供給体を製造することができる。さらに、本発明の極性液供給体を介して、メタノール系液体を改質器または燃料極に供給することにより、メタノールを水素源として用い、またはメタノールを燃料として用いる、小型・軽量化された燃料電池を得ることができる。ダイレクトメタノール型燃料電池のような直接燃焼型燃料電池は、メタノールのような極性液を直接に燃料として用いるので改質器を必要とせず、小型・軽量化が必要な用途に、特に好適である。   According to the present invention, it is possible to easily obtain a polar liquid supply body for a fuel cell that supplies a polar liquid such as a methanol-based liquid without contaminating it. With the production method of the present invention, the polar liquid supply body can be produced without impairing the physical properties of the foam. Furthermore, by supplying the methanol-based liquid to the reformer or the fuel electrode via the polar liquid supply body of the present invention, the fuel is reduced in size and weight by using methanol as a hydrogen source or using methanol as a fuel. A battery can be obtained. Direct combustion type fuel cells such as direct methanol type fuel cells use a polar liquid such as methanol directly as a fuel, so that they do not require a reformer and are particularly suitable for applications that require miniaturization and weight reduction. .

本発明の極性液供給体は、平均細孔径やグラフト率を制御よく製造でき、極性液を持続的に供給しても膨潤することがない。それゆえ、メタノールやその水溶液のような極性液の供給量や、発生する炭酸ガスの排出量を制御よく運転できる。また、本発明の燃料電池は、このような極性液供給体を用いることにより、膨潤による寸法変化を考慮することなく設計することができる。さらに、極性液供給体としてポリオレフィン樹脂のような熱可塑性樹脂を用いると、リサイクルにも有利である。   The polar liquid supply body of the present invention can be manufactured with good control over the average pore diameter and graft ratio, and will not swell even if the polar liquid is continuously supplied. Therefore, the supply amount of polar liquid such as methanol and its aqueous solution and the discharge amount of generated carbon dioxide gas can be controlled with good control. Further, the fuel cell of the present invention can be designed without considering the dimensional change due to swelling by using such a polar liquid supplier. Furthermore, when a thermoplastic resin such as a polyolefin resin is used as the polar liquid supply body, it is advantageous for recycling.

以下、本発明を、実施例によってさらに具体的に説明する。実施例中、部は重量部、濃度・組成の%は重量%を示す。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In the examples, “parts” means “parts by weight”, and “concentration / composition”% means “wt%”. The present invention is not limited by these examples.

連続気泡体の作製
ベースポリマーとして高密度ポリエチレンを用い、平均細孔径100μm、空隙率85%の連続気泡体試料を作製する例を示す。他の連続気泡体も、ベースポリマーの種類、塩化ナトリウム微粉末の平均粒径、および塩化ナトリウムとベースポリマーの配合比を変えることにより、同様の手段を用いて作製した。
Production of Open Cell An example is shown in which a high density polyethylene is used as a base polymer and an open cell sample having an average pore diameter of 100 μm and a porosity of 85% is prepared. Other open cells were prepared using similar means by changing the type of base polymer, the average particle diameter of sodium chloride fine powder, and the blending ratio of sodium chloride and base polymer.

高密度ポリエチレン15部に、平均分子量20,000のポリエチレングリコール25部、および平均粒径100μmの塩化ナトリウム微粉末85部を配合し、ニーダーで撹拌・混合した後、押出機により、厚さ2mmのシート状に押出成形し、ついで長さ50mm、幅50mmに切断した。これを、常温の水中に投入して48時間放置することにより、水で核剤を抽出して、上記の高密度ポリエチレンの連続気泡体の試料を得た。   After blending 15 parts of high-density polyethylene with 25 parts of polyethylene glycol having an average molecular weight of 20,000 and 85 parts of sodium chloride fine powder having an average particle diameter of 100 μm, the mixture was stirred and mixed with a kneader, and then 2 mm thick by an extruder. The sheet was extruded and then cut into a length of 50 mm and a width of 50 mm. This was poured into water at room temperature and allowed to stand for 48 hours, whereby the nucleating agent was extracted with water to obtain a sample of the above-mentioned high-density polyethylene open-cell body.

グラフト化反応
上述のようにして得られた連続気泡体試料を、コンベアベルトに乗せ、下記の式による試料の吸収線量が100kGyになるように、加速電圧、電流、試料の速度などを調節して、窒素気流中、温度40℃で、電子加速器による電子線照射を行った。
Grafting reaction The open cell sample obtained as described above is placed on a conveyor belt, and the acceleration voltage, current, sample speed, etc. are adjusted so that the absorbed dose of the sample according to the following formula becomes 100 kGy. Then, electron beam irradiation was performed with an electron accelerator at a temperature of 40 ° C. in a nitrogen stream.

Figure 0004773737
Figure 0004773737

ただし、損失係数Kは、加速電圧、試料の見掛け比重、厚さによって決まる係数である。 However, the loss coefficient K is a coefficient determined by the acceleration voltage, the apparent specific gravity of the sample, and the thickness.

照射後ただちに、グラフト化剤に試料を浸漬して、細孔までグラフト化剤を滲み込ませた。温度40℃で所定時間経過後、試料を液から取り出し、40℃の恒温槽中で乾燥した後、極性液供給体としての評価に供した。   Immediately after irradiation, the sample was immersed in the grafting agent so that the grafting agent was soaked into the pores. After elapse of a predetermined time at a temperature of 40 ° C., the sample was taken out from the liquid, dried in a constant temperature bath at 40 ° C., and then subjected to evaluation as a polar liquid supplier.

極性液供給体として、下記の評価方法を用いた。
(1)膨潤率
グラフト化反応前の見掛け体積に対するグラフト化反応後の見掛け体積の比を、下記の式で算出して膨潤率とした。
Q(%)=[(v−v)/v] × 100
(式中、Qは膨潤率、vはグラフト化反応前の見掛け体積、vはグラフト化反応後の体積を示す。)
(2)極性液吸収時間
極性液の代表として、メタノールの10%水溶液を用いた。試料を水平に置き、その表面に、孔径1mmのスポイトから上記の極性液を1滴垂らし、極性液が細孔内に吸収されて表面に残らなくなるまでの時間を測定して、吸収時間とした。
(3)通気性
厚さ2mmの極性液供給体試料について、Automated Perm Porometer Model CEP-1100-AEXL(西華産業株式会社商品名)を用い、側面から気体が洩れないように多孔体の上下をパッキンで挟み、温度25℃、圧力差1kPaで厚さ方向に乾燥空気を通して、通気性を測定した。
The following evaluation method was used as a polar liquid supplier.
(1) Swelling ratio The ratio of the apparent volume after the grafting reaction to the apparent volume before the grafting reaction was calculated by the following formula to obtain the swelling ratio.
Q (%) = [(v−v 0 ) / v 0 ] × 100
(In the formula, Q represents the swelling rate, v 0 represents the apparent volume before the grafting reaction, and v represents the volume after the grafting reaction.)
(2) Polar liquid absorption time A 10% aqueous solution of methanol was used as a representative polar liquid. Place the sample horizontally, drop one drop of the above polar liquid on the surface from a dropper with a hole diameter of 1 mm, and measure the time until the polar liquid is absorbed in the pores and does not remain on the surface, and the absorption time is taken. .
(3) Breathability Using a Perm Porometer Model CEP-1100-AEXL (product name of Seika Sangyo Co., Ltd.) for a polar liquid supply sample with a thickness of 2mm The air permeability was measured by sandwiching with packing and passing dry air in the thickness direction at a temperature of 25 ° C. and a pressure difference of 1 kPa.

ベースポリマーとして用いたポリオレフィンとその略号は、次のとおりである。
HDPE:高密度ポリエチレン
LDPE:低密度ポリエチレン
PEB:エチレン−α−ブテン共重合体
The polyolefins used as the base polymer and their abbreviations are as follows.
HDPE: high density polyethylene LDPE: low density polyethylene PEB: ethylene-α-butene copolymer

実施例1〜3、比較例1、2
ベースポリマーとしてHDPEを用い、グラフト化剤としてアクリル酸を無溶媒で、または水溶液もしくはメタノール溶液として用いて、グラフト化反応を行い、極性液供給体を得た。ただし、比較例1は、HDPEの連続気泡体をグラフト化しないで、比較のための評価に供したものである。連続気泡体、グラフト化剤、反応時間および得られた極性液供給体の評価結果は、表1に示すとおりであった。
Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2
Using HDPE as the base polymer and acrylic acid as the grafting agent without solvent, or as an aqueous solution or methanol solution, a grafting reaction was performed to obtain a polar liquid supplier. However, Comparative Example 1 was used for evaluation for comparison without grafting HDPE open-cells. Table 1 shows the evaluation results of the open cell body, the grafting agent, the reaction time, and the obtained polar liquid supplier.

Figure 0004773737
Figure 0004773737

表1から明らかなように、アクリル酸をそのままグラフト化剤として用いた場合の膨潤率は16.0%で、寸法安定性に優れ、メタノールの10%水溶液に対して優れた吸収性を示して、極性液供給体として優れた性能を有することがわかった。グラフト化剤として20%以上のアクリル酸水溶液を用いて、同様に良好な極性液供給体が得られた。それに対して、10%メタノール溶液では、膨潤により、極性液供給体としての使用に耐えるものが得られなかった。   As is apparent from Table 1, the swelling rate when acrylic acid is used as a grafting agent as it is is 16.0%, excellent in dimensional stability, and excellent in absorbability with a 10% aqueous solution of methanol. It has been found that it has excellent performance as a polar liquid supplier. Using a 20% or more acrylic acid aqueous solution as a grafting agent, a good polar liquid supplier was obtained in the same manner. On the other hand, in a 10% methanol solution, a product that can withstand use as a polar liquid supplier could not be obtained due to swelling.

実施例4、5、比較例3、4
ベースポリマーとしてHDPEとPEBの比率を変えたポリマーブレンドを用い、グラフト化剤としてアクリル酸を無溶媒で用いてグラフト化反応を行い、極性液供給体を得た。連続気泡体、グラフト化剤、反応時間および得られた極性液供給体の評価結果は、表2に示すとおりであった。
Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 and 4
A polar liquid supplier was obtained using a polymer blend in which the ratio of HDPE and PEB was changed as a base polymer and acrylic acid as a grafting agent in the absence of a solvent. Table 2 shows the evaluation results of the open cell body, the grafting agent, the reaction time, and the obtained polar liquid supplier.

Figure 0004773737
Figure 0004773737

表2および実施例1(表1)から明らかなように、ベースポリマー中のPEBの配合割合とともに膨潤率が上昇し、PEBが約15%を越えると膨潤率が30%を越えて、使用可能な極性液供給体が得られなかった。   As is clear from Table 2 and Example 1 (Table 1), the swelling ratio increases with the blending ratio of PEB in the base polymer. When PEB exceeds about 15%, the swelling ratio exceeds 30% and can be used. A polar liquid supplier could not be obtained.

実施例6、比較例5
ベースポリマーとして、PEBとHDPEとのポリマーブレンドを用い、グラフト化剤としてアクリル酸のメタノール溶液を用いてグラフト化反応を行い、極性液供給体を得た。連続気泡体、グラフト化剤、反応時間および得られた極性液供給体の評価結果は、表3に示すとおりであった。
Example 6 and Comparative Example 5
A polymer blend of PEB and HDPE was used as a base polymer, and a grafting reaction was performed using a methanol solution of acrylic acid as a grafting agent to obtain a polar liquid supplier. The evaluation results of the open cell body, the grafting agent, the reaction time, and the obtained polar liquid supplier were as shown in Table 3.

Figure 0004773737
Figure 0004773737

表3から明らかなように、グラフト化剤の溶媒としてメタノールを用い、多量のPEBを用いると膨潤が著しかったが、反応時間を短縮して、寸法安定性の良好な極性液供給体が得られた。   As can be seen from Table 3, when methanol was used as the solvent for the grafting agent and a large amount of PEB was used, swelling was significant, but the reaction time was shortened, and a polar liquid supplier with good dimensional stability was obtained. It was.

本発明の極性液供給体は、メタノールのような極性液を水素源として用い、または極性液を燃料として用いる燃料電池の、改質器または燃料極に極性液を供給する供給装置として、特に有用である。このような極性液供給体を用いた燃料電池は、高圧容器やポンプを必要としないので、安全で、かつ小型・軽量化された燃料電池として有用であり、特にノートパソコン、電子手帳、携帯電話のようなモバイル機器の高性能化に対応し得る電池として、好適である。   The polar liquid supply body of the present invention is particularly useful as a supply device for supplying a polar liquid to a reformer or a fuel electrode of a fuel cell using a polar liquid such as methanol as a hydrogen source or using a polar liquid as a fuel. It is. A fuel cell using such a polar liquid supply body does not require a high-pressure vessel or a pump, and is therefore useful as a safe, small and light fuel cell, particularly a notebook computer, electronic notebook, and mobile phone. It is suitable as a battery that can cope with the high performance of such mobile devices.

Claims (8)

疎水性ポリマーからなる連続気泡体の細孔表面に、細孔表面に親水基を与える化合物をグラフトさせた、極性液親和性細孔表面を有するグラフト化連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体であって、グラフト率が5〜100重量%である、燃料電池用極性液供給体Polar liquid supply for a fuel cell comprising a grafted open cell having a polar liquid affinity pore surface obtained by grafting a compound imparting a hydrophilic group to the pore surface on the pore surface of an open cell made of a hydrophobic polymer A polar liquid supplier for a fuel cell, having a graft ratio of 5 to 100% by weight . 上記疎水性ポリマーが、ポリオレフィンである、請求項1記載の燃料電池用極性液供給体。   The polar liquid supply body for fuel cells according to claim 1, wherein the hydrophobic polymer is a polyolefin. 平均細孔径が、1〜200μmである、請求項1または2記載の燃料電池用極性液供給体。   The polar liquid supply body for fuel cells according to claim 1 or 2, wherein the average pore diameter is 1 to 200 µm. 上記親水基を与える化合物が、ビニル化合物またはアリル化合物である、請求項1〜3のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体。   The polar liquid supply body for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound providing the hydrophilic group is a vinyl compound or an allyl compound. 上記親水基を与える化合物が、アクリル酸である、請求項4記載の燃料電池用極性液供給体。   The polar liquid supplier for a fuel cell according to claim 4, wherein the compound providing the hydrophilic group is acrylic acid. 供給する極性液が、メタノールまたはその水溶液である、請求項1〜のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体。 The polar liquid supply body for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5 , wherein the polar liquid to be supplied is methanol or an aqueous solution thereof. 疎水性ポリマーの連続気泡体に、電子線を照射する工程を含み、該工程中または該工程後に、細孔表面に親水基を与える化合物またはその溶液を、細孔に存在させ、連続気泡体の膨潤率を30%以下に制御して、グラフト化反応を行うことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体の製造方法。 The open cells of the hydrophobic polymer, comprising the step of irradiating the electron beam, after the step during or said step, a compound or a solution thereof provide a hydrophilic group on the pore surfaces, is present in the pores, of the open cell foam The method for producing a polar liquid supplier for a fuel cell according to any one of claims 1 to 6 , wherein the grafting reaction is performed while controlling the swelling rate to 30% or less . 極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池において、請求項1〜のいずれか一項記載の極性液供給体を介して、極性液を改質器または燃料極に供給することを特徴とする燃料電池。 A fuel cell using a polar liquid as a hydrogen source or fuel, wherein the polar liquid is supplied to a reformer or a fuel electrode via the polar liquid supply body according to any one of claims 1 to 6. Fuel cell.
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