JP4955198B2 - Membrane-electrode structure for polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体に関し、さらに詳しくは、特定の繰り返し単位からなるスルホン酸基を有するポリアリーレンを含む電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体に関する。   The present invention relates to a membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell comprising a pair of electrode catalyst layers and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers, and more specifically, a sulfone comprising a specific repeating unit. The present invention relates to a membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell comprising an electrode catalyst layer containing polyarylene having an acid group and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers.

固体高分子型燃料電池は、高出力密度が得られ、低温で作動可能であることから小型軽量化が可能であり、自動車用動力源、定置用発電電源、携帯機器用電源などとして注目され、精力的に開発が進められている。   The polymer electrolyte fuel cell has a high output density and can be operated at low temperatures, so it can be reduced in size and weight, and has attracted attention as a power source for automobiles, a stationary power source, a power source for portable devices, etc. Development is underway energetically.

高分子電解質型燃料電池は、プロトン伝導性の固体高分子電解質膜の両面に一対の電極を設け、純水素あるいは改質水素ガスを燃料ガスとして一方の電極(燃料極)へ供給し、酸素ガスあるいは空気を酸化剤として異なる電極(空気極)へ供給し、起電力を得るものである。   A polymer electrolyte fuel cell has a pair of electrodes on both sides of a proton conductive solid polymer electrolyte membrane, supplies pure hydrogen or reformed hydrogen gas as a fuel gas to one electrode (fuel electrode), and oxygen gas Alternatively, air is supplied as an oxidizing agent to different electrodes (air electrodes) to obtain an electromotive force.

従来、固体高分子型燃料電池では、電極触媒層のイオン伝導性高分子バインダーとして、デュポン社製ナフィオン(商標)に代表されるパーフルオロアルキレンスルホン酸系高分子化合物が広範に使用されている。パーフルオロアルキレンスルホン酸系高分子化合物は、優れたプロトン伝導性を有しているものの、非常に高価であり、分子内にフッ素原子を大量に含有していることから、電極触媒層の白金などの高価な貴金属の回収を困難にしている問題点がある。   Conventionally, in a polymer electrolyte fuel cell, a perfluoroalkylenesulfonic acid polymer compound typified by Nafion (trademark) manufactured by DuPont is widely used as an ion conductive polymer binder for an electrode catalyst layer. The perfluoroalkylene sulfonic acid polymer compound has excellent proton conductivity, but is very expensive and contains a large amount of fluorine atoms in the molecule. There is a problem that makes it difficult to recover expensive precious metals.

上記問題点を解決するために、本発明者らは、パーフルオロアルキレンスルホン酸系高分子化合物に代わる廉価なイオン伝導性材料について鋭意検討した結果、特定のスルホン酸基含有ポリアリーレンが、触媒粒子の被覆性に優れており、優れた発電性能を示すことを見出した。さらにこのスルホン酸基含有ポリアリーレンは、分子構造内にフッ素原子等のハロゲン原子を含まないか、あるいは含有量が大幅に低減されており前述のような、触媒金属の回収に対する問題点も解決が可能である。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied an inexpensive ion conductive material that replaces a perfluoroalkylene sulfonic acid polymer compound. It was found that it has excellent covering properties and exhibits excellent power generation performance. Furthermore, this sulfonic acid group-containing polyarylene does not contain a halogen atom such as a fluorine atom in the molecular structure, or the content thereof is greatly reduced, and the above-mentioned problems for recovery of the catalyst metal can be solved. Is possible.

本発明の課題は、前述のような触媒金属の回収に対する問題点を解決して、優れた発電性能を備える固体高分子型燃料電池が得られる膜−電極構造体を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a membrane-electrode structure that solves the above-described problems with the recovery of catalytic metals and that provides a polymer electrolyte fuel cell with excellent power generation performance.

本発明によれば、下記のスルホン酸基を有するポリアリーレンを電極触媒層のバインダーに使用することにより、本発明の上記目的が達成される。
(1)一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体において、
前記電極触媒層は、下記式(A−1)〜(A−6)で表される少なくとも一つのモノマーおよび下記式(B−1)〜(B−2)で表される少なくとも一つのオリゴマーを共重合して製造したスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを加水分解してなるスルホン酸基を有するポリアリーレンを含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体。
According to this invention, the said objective of this invention is achieved by using the polyarylene which has the following sulfonic acid group for the binder of an electrode catalyst layer.
(1) In a membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell comprising a pair of electrode catalyst layers and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The electrode catalyst layer comprises at least one monomer represented by the following formulas (A-1) to (A-6) and at least one oligomer represented by the following formulas (B-1) to (B-2). A membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell, comprising a polyarylene having a sulfonic acid group obtained by hydrolyzing a polyarylene having a sulfonic acid ester group produced by copolymerization .

Figure 0004955198
(上記式(A−1)および(A−5)中のn-C4 H 9は、ノルマルブチル基を示す。)
Figure 0004955198
(NC 4 H 9 in the above formulas (A-1) and (A-5) represents a normal butyl group.)

Figure 0004955198
Figure 0004955198
(上記式中、nは2以上の整数を示す。)(In the above formula, n represents an integer of 2 or more.)

2)上記スルホン酸基を有するポリアリーレンが、スルホン酸基を0.3〜5.0meq/gの範囲で含有するポリアリーレンであることを特徴とする上記(1)に記載の固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体。 ( 2) The solid polymer as described in (1) above, wherein the polyarylene having a sulfonic acid group is a polyarylene containing a sulfonic acid group in a range of 0.3 to 5.0 meq / g. Type fuel cell membrane-electrode structure.

本発明によれば、優れた発電性能を示す燃料電池用電極を提供することができる。さらにこのスルホン酸基を有するポリアリーレンは、分子構造内にフッ素原子等のハロゲン原子を含まないか、あるいは含有量が大幅に低減されており、触媒金属の回収も容易である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode for fuel cells which shows the outstanding electric power generation performance can be provided. Furthermore, the polyarylene having a sulfonic acid group does not contain a halogen atom such as a fluorine atom in the molecular structure, or the content thereof is greatly reduced, and the recovery of the catalyst metal is easy.

以下、本発明に係る固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体について具体的に説明する。
まず本発明に係る固体高分子型燃料電池の膜−電極構造体に使用されるスルホン酸基を有するポリアリーレンについて具体的に説明する。
(スルホン酸基を有するポリアリーレン)
膜−電極構造体に使用されるスルホン酸基を有するポリアリーレンは、下記一般式(A)で表される繰り返し構成単位と、下記一般式(B)で表される繰り返し構成単位とを含んでいる。
Hereinafter, the membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be described in detail.
First, the polyarylene having a sulfonic acid group used in the membrane-electrode structure of the polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be specifically described.
(Polyarylene having a sulfonic acid group)
The polyarylene having a sulfonic acid group used in the membrane-electrode structure includes a repeating structural unit represented by the following general formula (A) and a repeating structural unit represented by the following general formula (B). Yes.

Figure 0004955198
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式(A)中、Yは単結合、電子吸引性基または電子供与性基を示し、具体的には−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2p−(ここで、pは
1〜10の整数である)、−C(CF32−などの電子吸引性基、−(CH2)−、−C
(CH32−、−O−、−S−などの電子供与性基が挙げられる。
In formula (A), Y represents a single bond, an electron-withdrawing group or an electron-donating group. Specifically, —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—, —COO—, — ( CF 2 ) p — (where p is an integer of 1 to 10), electron withdrawing groups such as —C (CF 3 ) 2 —, — (CH 2 ) —, —C
Examples thereof include electron donating groups such as (CH 3 ) 2 —, —O—, and —S—.

なお、電子吸引性基とは、ハメット(Hammett)置換基定数がフェニル基のm位の場合
、0.06以上、p位の場合、0.01以上の値となる基をいう。
式(A)において、Arは、単核または多核芳香族基を示し、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンチル基などが挙げられる。
The electron-withdrawing group refers to a group having a value of 0.06 or more when the Hammett substituent constant is m-position of the phenyl group and 0.01 or more when p-position.
In the formula (A), Ar represents a mononuclear or polynuclear aromatic group, and specific examples include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and a phenanthyl group.

mは0〜10、好ましくは0〜8、より好ましくは0〜5の整数を示す。なお、mが1〜10のときはYは互いに同一でも異なっていてもよい。
式(A)において、kは0〜5の整数、lは0〜4の整数を示し、k+l≧1である。
m represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 8, and more preferably 0 to 5. When m is 1 to 10, Ys may be the same as or different from each other.
In the formula (A), k represents an integer of 0 to 5, l represents an integer of 0 to 4, and k + l ≧ 1.

Figure 0004955198
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式(B)中、R1〜R8は互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリル基およびアリール基からなる群より選ばれた少なくとも1種の原子または基を示す。 In the formula (B), R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group, and an aryl group. An atom or group of

アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基などが挙げられ、メチル基、エチル基などが好ましい。
フッ素置換アルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられ、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが好ましい。
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an amyl group, and a hexyl group, and a methyl group and an ethyl group are preferable.
Examples of the fluorine-substituted alkyl group include trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorohexyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, and the like. Etc. are preferable.

アリル基としては、プロペニル基などが挙げられ、
アリール基としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられる。
Wは単結合または2価の電子吸引性基を示し、Tは単結合、2価電子吸引性基、2価の電子供与性基、下記一般式(C−1)または(C−2)で表される2価の基より選ばれた少なくとも1種の結合または基を示す。
2価の電子吸引性基、2価の電子供与性基としては上述したYが示す電子吸引性基、電子供与性基と同様の基が挙げられる。
Examples of allyl groups include propenyl groups,
Examples of the aryl group include a phenyl group and a pentafluorophenyl group.
W represents a single bond or a divalent electron withdrawing group, T represents a single bond, a divalent electron withdrawing group, a divalent electron donating group, represented by the following general formula (C-1) or (C-2) And at least one bond or group selected from the divalent groups represented.
Examples of the divalent electron withdrawing group include the same groups as the electron withdrawing group and the electron donating group represented by Y described above.

Figure 0004955198
Figure 0004955198

式(C−1)および(C−2)において、R9〜R20は互いに同一でも異なっていても
よく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリル基およびアリール基からなる群より選ばれた原子または基を示し、具体的には式(B)におけるR1
8と同様の原子または基が挙げられる。
In the formulas (C-1) and (C-2), R 9 to R 20 may be the same as or different from each other, and are composed of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group, and an aryl group. Represents an atom or group selected from the group, specifically, R 1 to R in formula (B)
The same atom or group as R < 8 > is mentioned.

式(C−1)および(C−2)において、Qは単結合または2価の電子供与性基を示し、2価の電子供与性基としては例えば−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C−などが挙げられる。   In formulas (C-1) and (C-2), Q represents a single bond or a divalent electron donating group, and examples of the divalent electron donating group include -O-, -S-, -CH =. CH—, —C≡C— and the like can be mentioned.

式(C−2)において、Jは単結合、アルキレン基、フッ素置換アルキレン基、アリール置換アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、フルオレニリデン基、−O−、−S−、−CO−、−CONH−、−COO−、−SO−および−SO2
−からなる群より選ばれた1種の結合、原子または基を示す。
In the formula (C-2), J represents a single bond, an alkylene group, a fluorine-substituted alkylene group, an aryl-substituted alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a fluorenylidene group, -O-, -S-, -CO-, -CONH -, - COO -, - SO- and -SO 2
One type of bond, atom or group selected from the group consisting of-is shown.

アルキレン基、フッ素置換アルキレン基、アリール置換アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、フルオレニリデン基として具体的には、例えば、−C(CH32−、−CH=CH−、−CH=CH−CH2−、−C≡C−、−(CF2p
(ここで、pは1〜10の整数である)、−C(CF32−、下記式
Specific examples of the alkylene group, fluorine-substituted alkylene group, aryl-substituted alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, arylene group, and fluorenylidene group include, for example, —C (CH 3 ) 2 —, —CH═CH—, —CH═. CH—CH 2 —, —C≡C—, — (CF 2 ) p
(Here, p is an integer of 1 to 10), - C (CF 3) 2 -, the following formula

Figure 0004955198
Figure 0004955198

で表される基などが挙げられる。
式(B)において、nは2以上の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である。nが2未満では、電極中の電解質としての発電時の耐久性が得られないことがあり、実用上問題のない耐久性を保持させるためにはnが10以上であることが好ましい。一方、nが100を超えると、得られるスルホン化ポリアリーレン共重合体の粘度が高すぎ、電極用バインダーとしての機能を十分に発揮することができないことがある。
Group represented by these.
In the formula (B), n is an integer of 2 or more, and the upper limit is usually 100, preferably 10-80. When n is less than 2, durability during power generation as an electrolyte in the electrode may not be obtained, and n is preferably 10 or more in order to maintain durability with no practical problem. On the other hand, when n exceeds 100, the viscosity of the resulting sulfonated polyarylene copolymer may be too high, and the function as a binder for electrodes may not be sufficiently exhibited.

本発明で用いられるスルホン酸基を有するポリアリーレンは、式(A)で表される繰り返し構成単位を0.05〜99.95モル%、好ましくは10〜99.5モル%の割合で、式(B)で表される繰り返し構成単位を99.95〜0.05モル%、好ましくは90〜0.5モル%の割合で含有している。   The polyarylene having a sulfonic acid group used in the present invention has a repeating structural unit represented by the formula (A) in a proportion of 0.05 to 99.95 mol%, preferably 10 to 99.5 mol%. The repeating structural unit represented by (B) is contained in a proportion of 99.95 to 0.05 mol%, preferably 90 to 0.5 mol%.

(スルホン酸基を有するポリアリーレンの製造方法)
スルホン酸基を有するポリアリーレンは、上記一般式(A)で表される構造単位となりうるスルホン酸エステル基を有するモノマーと、上記一般式(B)で表される構造単位となりうるオリゴマーとを共重合させ、スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを製造し、このスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを加水分解して、スルホン酸エステル基をスルホン酸基に変換することにより合成することができる。
(Method for producing polyarylene having a sulfonic acid group)
The polyarylene having a sulfonic acid group includes a monomer having a sulfonic acid ester group that can be a structural unit represented by the general formula (A) and an oligomer that can be a structural unit represented by the general formula (B). It can be synthesized by polymerizing to produce a polyarylene having a sulfonic acid ester group, hydrolyzing the polyarylene having a sulfonic acid ester group, and converting the sulfonic acid ester group into a sulfonic acid group.

また、スルホン酸基を有する重合体は、上記一般式(A)で表される骨格を有しスルホン酸基、スルホン酸エステル基を有しない構造単位と、上記一般式(B)の構造単位とを有するポリアリーレンを予め合成し、この重合体をスルホン化することにより合成することもできる。   The polymer having a sulfonic acid group includes a structural unit having a skeleton represented by the general formula (A) and having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group, and a structural unit of the general formula (B). It can also be synthesized by previously synthesizing polyarylene having sulphonate and sulfonating the polymer.

上記一般式(A)の構造単位となりうるモノマー(例えば下記一般式(D)で表されるモノマー、モノマー(D)ともいう。)と、上記一般式(B)の構造単位となりうるオリゴマー(例えば下記一般式(E)で表されるオリゴマー、オリゴマー(E)ともいう。)とを共重合させてスルホン酸エステル基を有するポリアリーレン合成する場合には、モノマー(D)としては、例えば下記一般式(D)で表されるスルホン酸エステルが用いられる。   A monomer that can be a structural unit of the general formula (A) (for example, a monomer represented by the following general formula (D), also referred to as monomer (D)) and an oligomer that can be a structural unit of the general formula (B) (for example, In the case of synthesizing a polyarylene having a sulfonate group by copolymerizing with an oligomer represented by the following general formula (E) or oligomer (E), examples of the monomer (D) include: A sulfonic acid ester represented by the formula (D) is used.

Figure 0004955198
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式(D)中、Xはフッ素を除くハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素)、−OSO2Z(
ここで、Zはアルキル基、フッ素置換アルキル基またはアリール基を示す。)から選ばれる原子または基を示す。
式(D)中、Y、Ar、m、kおよびlは、それぞれ上記一般式(A)中のY、Ar、m、kおよびlと同義であり、mが1〜10のときはYは互いに同一でも異なっていてもよく、k+l≧1である。
In the formula (D), X represents a halogen atom other than fluorine (chlorine, bromine, iodine), —OSO 2 Z (
Here, Z represents an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group. An atom or group selected from
In the formula (D), Y, Ar, m, k and l are respectively synonymous with Y, Ar, m, k and l in the general formula (A). When m is 1 to 10, Y is They may be the same as or different from each other, and k + l ≧ 1.

式(D)中、Rは炭素原子数4〜20の炭化水素基を示し、具体的には、tert-ブチル
基、iso-ブチル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチル基、アダマンタンメチル基、2−エチルヘキシル基、ビシクロ[2.2.1]へプチル基、ビシクロ[2.2.1]へプチルメチル基などの直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基、脂環式炭化水素基などが用いられる。これらのエステル基のうち、1級のアルコール由来で、分岐状、脂環族構造などの嵩高い置換基が、重合工程中での安定性の観点から好ましい。
In the formula (D), R represents a hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, specifically, tert-butyl group, iso-butyl group, n-butyl group, sec-butyl group, neopentyl group, cyclopentyl. Group, hexyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclohexylmethyl group, adamantyl group, adamantanemethyl group, 2-ethylhexyl group, bicyclo [2.2.1] heptyl group, bicyclo [2.2.1] heptylmethyl A linear hydrocarbon group such as a group, a branched hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, or the like is used. Of these ester groups, bulky substituents such as branched and alicyclic structures derived from primary alcohols are preferred from the viewpoint of stability during the polymerization process.

式(D)で表されるスルホン酸エステルの具体例としては、以下の様な化合物が挙げられる。   Specific examples of the sulfonic acid ester represented by the formula (D) include the following compounds.

Figure 0004955198
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また、上記一般式(D)で表されるモノマー(D)と同様の骨格を有しスルホン酸基、スルホン酸エステル基を有しない化合物の具体例としては、下記の様な化合物が挙げられる。   Specific examples of the compound having the same skeleton as the monomer (D) represented by the general formula (D) and having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group include the following compounds.

Figure 0004955198
Figure 0004955198

Figure 0004955198
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オリゴマー(E)としては、例えば下記一般式(E)で表される化合物が用いられる。   As the oligomer (E), for example, a compound represented by the following general formula (E) is used.

Figure 0004955198
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式(E)中、R'およびR''は互いに同一でも異なっていてもよく、フッ素原子を除く
ハロゲン原子または−OSO2Z(ここで、Zはアルキル基、フッ素置換アルキル基また
はアリール基を示す。)で表される基を示す。Zが示すアルキル基としてはメチル基、エチル基などが挙げられ、フッ素置換アルキル基としてはトリフルオロメチル基などが挙げられ、アリール基としてはフェニル基、p−トリル基などが挙げられる。
In the formula (E), R ′ and R ″ may be the same as or different from each other, and a halogen atom or —OSO 2 Z excluding a fluorine atom (where Z is an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group) The group represented by this is shown. Examples of the alkyl group represented by Z include a methyl group and an ethyl group, examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoromethyl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a p-tolyl group.

式(E)中、R1〜R8は互いに同一でも異なっていてもよく、上記一般式(B)におけるR1〜R8と同様の原子または基を示し、nは2以上の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である。 In formula (E), R 1 to R 8 may be the same as or different from each other, and represent the same atom or group as R 1 to R 8 in formula (B), and n is an integer of 2 or more. The upper limit is usually 100, preferably 10-80.

このような式(E)で表される化合物の例示としては、下記式で表される化合物などを挙げることができる。   Examples of such a compound represented by the formula (E) include a compound represented by the following formula.

Figure 0004955198
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Figure 0004955198
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Figure 0004955198
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上記のようなオリゴマー(E)は、例えば以下に示す方法で合成することができる。
まずビスフェノールを対応するビスフェノールのアルカリ金属塩とするために、N−メチル−2−ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、スルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキサイドなどの誘電率の高い極性溶媒中でリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化アルカリ金属、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属炭酸塩などを加える。ビスフェノールとして、具体的には2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル
)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジフェニルフェニル)フルオレン、4,4'−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、4,4'−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)ジフェニルメタン、4,4'−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジフェニルフェニル)ジフェニルメタン、2−フェニルヒドロキノンなどが挙げら
れる。
The oligomer (E) as described above can be synthesized, for example, by the method shown below.
First, in order to convert bisphenol to the corresponding alkali metal salt of bisphenol, lithium is used in a polar solvent having a high dielectric constant, such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, and dimethylsulfoxide. Add alkali metals such as sodium and potassium, alkali metal hydrides, alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and the like. Specific examples of bisphenol include 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ketone, 2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-phenylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy) -3,5-diphenylphenyl) fluorene, 4,4'-bis (4-hydroxyphenyl) diphenylmethane, 4,4'-bis (4-hydroxy-3-phenylphenyl) diphenylmethane, 4,4'-bis (4 -Hydroxy-3,5-diphenylphenyl) diphenylmethane, 2-phenylhydroquinone and the like.

通常、アルカリ金属はフェノールの水酸基に対し、過剰気味で反応させ、通常、1.1〜2倍当量を使用する。好ましくは、1.2〜1.5倍当量の使用である。この際、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、クロロベンゼン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトールなどの水と共沸する溶媒を共存させて、電子吸引性基で活性化されたフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換された芳香族ジハライド化合物、例えば、4,4'−ジフルオロベンゾフェノン、4,4'−ジクロロベンゾフェノン、4,4'−クロロフルオロベンゾフェノン、ビス(4−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−フルオロフェニル)スルホン、4−フルオロフェニル−4'−クロロ
フェニルスルホン、ビス(3−ニトロ−4−クロロフェニル)スルホン、2,6−ジクロ
ロベンゾニトリル、2,6−ジフルオロベンゾニトリル、ヘキサフルオロベンゼン、デカ
フルオロビフェニル、2,5−ジフルオロベンゾフェノン、1,3−ビス(4−クロロベンゾイル)ベンゼンなどを反応させる。反応性から言えば、フッ素化合物が好ましいが、次の芳香族カップリング反応を考慮した場合、末端が塩素原子となるように芳香族求核置換反応を組み立てる必要がある。例えば、4,4'−ジクロロベンゾフェノン、ビス(4−クロロフェニル)スルホンなどの活性芳香族ハロゲン化合物もしくは4,4'−ジフルオロベンゾフェノンと4,4'−クロロフルオロベンゾフェノン併用系での置換反応を行うことで目的の化合物が得られる。
Usually, the alkali metal is reacted in excess with respect to the hydroxyl group of phenol, and usually 1.1 to 2 times equivalent is used. Preferably, 1.2 to 1.5 times equivalent is used. In this case, fluorine, chlorine, etc. activated with an electron-withdrawing group in the presence of water and an azeotropic solvent such as benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, octane, chlorobenzene, dioxane, tetrahydrofuran, anisole, and phenetole Aromatic halogen-substituted aromatic dihalide compounds such as 4,4′-difluorobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4′-chlorofluorobenzophenone, bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (4 -Fluorophenyl) sulfone, 4-fluorophenyl-4'-chlorophenylsulfone, bis (3-nitro-4-chlorophenyl) sulfone, 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, hexafluorobenzene, deca Fluorobiphenyl, , 5-difluorobenzophenone, 1,3-bis (4-chlorobenzoyl) reacting benzene. In terms of reactivity, a fluorine compound is preferable, but in consideration of the following aromatic coupling reaction, it is necessary to assemble an aromatic nucleophilic substitution reaction so that the terminal is a chlorine atom. For example, an active aromatic halogen compound such as 4,4′-dichlorobenzophenone or bis (4-chlorophenyl) sulfone, or a substitution reaction using 4,4′-difluorobenzophenone and 4,4′-chlorofluorobenzophenone in combination. The desired compound is obtained.

活性芳香族ジハライドの使用量は、目的とするオリゴマーの分子量に合わせて変更することができる。
芳香族求核置換反応の前に予め、ビスフェノールのアルカリ金属塩としていてもよい。反
応温度は60℃〜300℃で、好ましくは80℃〜250℃の範囲である。反応時間は15分〜100時間、好ましくは1時間〜24時間の範囲である。
The amount of the active aromatic dihalide used can be changed according to the molecular weight of the target oligomer.
Prior to the aromatic nucleophilic substitution reaction, an alkali metal salt of bisphenol may be used. The reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably 80 ° C to 250 ° C. The reaction time ranges from 15 minutes to 100 hours, preferably from 1 hour to 24 hours.

スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンはモノマー(D)とオリゴマー(E)を触媒の存在下に反応させることにより合成されるが、この際使用される触媒は、遷移金属化合物を含む触媒系であり、この触媒系としては、(1)遷移金属塩および配位子となる化合物(以下、「配位子成分」という。)、または配位子が配位された遷移金属錯体(銅塩を含む)、ならびに(2)還元剤を必須成分とし、さらに、重合速度を上げるために、「塩」を添加してもよい。   The polyarylene having a sulfonate group is synthesized by reacting the monomer (D) and the oligomer (E) in the presence of a catalyst. The catalyst used in this case is a catalyst system containing a transition metal compound. The catalyst system includes (1) a transition metal salt and a compound to be a ligand (hereinafter referred to as “ligand component”), or a transition metal complex in which a ligand is coordinated (including a copper salt). ), And (2) a reducing agent as an essential component, and in order to further increase the polymerization rate, a “salt” may be added.

ここで、遷移金属塩としては、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセチルアセトナートなどのニッケル化合物;塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのパラジウム化合物;塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄などの鉄化合物;塩化コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルトなどのコバルト化合物などが挙げられる。これらのうち特に、塩化ニッケル、臭化ニッケルなどが好ましい。   Here, as the transition metal salt, nickel compounds such as nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, nickel acetylacetonate; palladium compounds such as palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide; iron chloride, iron bromide And iron compounds such as iron iodide; cobalt compounds such as cobalt chloride, cobalt bromide, and cobalt iodide. Of these, nickel chloride, nickel bromide and the like are particularly preferable.

また、配位子成分としては、トリフェニルホスフィン、2,2'−ビピリジン、1,5−
シクロオクタジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンなどが挙げられる
。これらのうち、トリフェニルホスフィン、2,2'−ビピリジンが好ましい。上記配位子成分である化合物は、1種単独で、あるいは2種以上を併用することができる。
As the ligand component, triphenylphosphine, 2,2′-bipyridine, 1,5-
Examples include cyclooctadiene and 1,3-bis (diphenylphosphino) propane. Of these, triphenylphosphine and 2,2′-bipyridine are preferred. The compound which is the said ligand component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

さらに、配位子が配位された遷移金属錯体としては、例えば、塩化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、臭化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、ヨウ化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、硝酸ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、臭化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、ヨウ化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、硝酸ニッケル(2,2'−ビピリジン)、ビス(1,5−シク
ロオクタジエン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどが挙げられる。これらのうち、塩化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)が好ましい。
Furthermore, as the transition metal complex in which the ligand is coordinated, for example, nickel chloride bis (triphenylphosphine), nickel bromide bis (triphenylphosphine), nickel iodide bis (triphenylphosphine), nickel nitrate bis (Triphenylphosphine), nickel chloride (2,2'-bipyridine), nickel bromide (2,2'-bipyridine), nickel iodide (2,2'-bipyridine), nickel nitrate (2,2'-bipyridine) ), Bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) palladium and the like. Of these, nickel chloride bis (triphenylphosphine) and nickel chloride (2,2′-bipyridine) are preferred.

上記触媒系に使用することができる還元剤としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カルシウムなどが挙げられる。これらのうち、亜鉛、マグネシウム、マンガンが好ましい。これらの還元剤は、有機酸などの酸に接触させることにより、より活性化して用いることができる。   Examples of the reducing agent that can be used in the catalyst system include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium, calcium, and the like. Of these, zinc, magnesium and manganese are preferred. These reducing agents can be used after being more activated by bringing them into contact with an acid such as an organic acid.

また、上記触媒系において使用することのできる「塩」としては、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウムなどのカリウム化合物;フッ化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、硫酸テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物などが挙げられる。これらのうち、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好ましい。   Examples of the “salt” that can be used in the above catalyst system include sodium compounds such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium sulfate, potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, Examples include potassium compounds such as potassium iodide and potassium sulfate; ammonium compounds such as tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide, and tetraethylammonium sulfate. Of these, sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium bromide, and tetraethylammonium iodide are preferred.

各成分の使用割合は、遷移金属塩または遷移金属錯体が、上記モノマーの総計((D)+(E)、以下同じ)1モルに対し、通常、0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜0.5モルである。0.0001モル未満では、重合反応が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超えると、分子量が低下することがある。   The proportion of each component used is usually 0.0001 to 10 moles, preferably 0.001 moles per mole of transition metal salt or transition metal complex ((D) + (E), hereinafter the same). 01-0.5 mol. When the amount is less than 0.0001 mol, the polymerization reaction may not proceed sufficiently. On the other hand, when the amount exceeds 10 mol, the molecular weight may decrease.

触媒系において、遷移金属塩および配位子成分を用いる場合、この配位子成分の使用割合は、遷移金属塩1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、触媒活性が不十分となることがあり、一方、100モルを超えると、分子量が低下することがある。   When a transition metal salt and a ligand component are used in the catalyst system, the ratio of the ligand component used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1 mol of the transition metal salt. is there. When the amount is less than 0.1 mol, the catalytic activity may be insufficient. On the other hand, when the amount exceeds 100 mol, the molecular weight may decrease.

また、還元剤の使用割合は、上記モノマーの総計1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、重合が十分進行しないことがあり、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難になることがある。   Moreover, the usage-amount of a reducing agent is 0.1-100 mol normally with respect to the total of 1 mol of the said monomer, Preferably it is 1-10 mol. If the amount is less than 0.1 mol, polymerization may not proceed sufficiently. If the amount exceeds 100 mol, purification of the resulting polymer may be difficult.

さらに、「塩」を使用する場合、その使用割合は、上記モノマーの総計1モルに対し、通常、0.001〜100モル、好ましくは0.01〜1モルである。0.001モル未満では、重合速度を上げる効果が不十分であることがあり、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難となることがある。   Furthermore, when using "salt", the usage-ratio is 0.001-100 mol normally with respect to the total of 1 mol of the said monomer, Preferably it is 0.01-1 mol. If it is less than 0.001 mol, the effect of increasing the polymerization rate may be insufficient, and if it exceeds 100 mol, purification of the resulting polymer may be difficult.

モノマー(D)とオリゴマー(E)とを反応させる際に使用することのできる重合溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、N,
N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリド
ン、γ−ブチロラクトン、N,N'−ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。これらのうち、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N'−ジメチルイミダゾリジノンが好ましい。これらの重合溶媒は、十分に乾燥してから用いることが好ましい。
Examples of the polymerization solvent that can be used when the monomer (D) and the oligomer (E) are reacted include tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N,
N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N′-dimethylimidazolidinone and the like can be mentioned. Of these, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and N, N′-dimethylimidazolidinone are preferable. These polymerization solvents are preferably used after sufficiently dried.

重合溶媒中における上記モノマーの総計の濃度は、通常、1〜90重量%、好ましくは5〜40重量%である。
また、重合する際の重合温度は、通常、0〜200℃、好ましくは50〜120℃である。また、重合時間は、通常、0.5〜100時間、好ましくは1〜40時間である。
The total concentration of the monomers in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight.
Moreover, the superposition | polymerization temperature at the time of superposing | polymerizing is 0-200 degreeC normally, Preferably it is 50-120 degreeC. The polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 40 hours.

モノマー(D)を用いて得られたスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンは、スルホン酸エステル基を加水分解して、スルホン酸基に変換することによりスルホン酸基を有するポリアリーレンとすることができる。   The polyarylene having a sulfonic acid ester group obtained using the monomer (D) can be converted into a polyarylene having a sulfonic acid group by hydrolyzing the sulfonic acid ester group and converting it to a sulfonic acid group. .

加水分解は、
(1)少量の塩酸を含む過剰量の水またはアルコールに、上記スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを投入し、5分間以上撹拌する方法
(2)トリフルオロ酢酸中で上記スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを80〜120℃程度の温度で5〜10時間程度反応させる方法
(3)スルホン酸エステル基を有するポリアリーレン中のスルホン酸エステル基(−SO3R)1モルに対して1〜3倍モルのリチウムブロマイドを含む溶液、例えばN−メチル
ピロリドンなどの溶液中で上記ポリアリーレンを80〜150℃程度の温度で3〜10時間程度反応させた後、塩酸を添加する方法
などを挙げることができる。
Hydrolysis is
(1) A method in which polyarylene having the sulfonic acid ester group is added to an excess amount of water or alcohol containing a small amount of hydrochloric acid and stirred for 5 minutes or longer. (2) The sulfonic acid ester group is contained in trifluoroacetic acid. Method of reacting polyarylene for about 5 to 10 hours at a temperature of about 80 to 120 ° C. (3) 1 to 3 mol per mol of sulfonic acid ester group (—SO 3 R) in polyarylene having a sulfonic acid ester group Examples include a method of reacting the polyarylene in a solution containing double moles of lithium bromide, such as N-methylpyrrolidone, at a temperature of about 80 to 150 ° C. for about 3 to 10 hours, and then adding hydrochloric acid. Can do.

スルホン酸基を有するポリアリーレンは、上記一般式(D)で表されるモノマー(D)と同様の骨格を有しスルホン酸エステル基を有しないモノマーを用いて、ポリアリーレンを予め合成し、このポリアリーレンをスルホン化することにより合成することもできる。この場合、上記合成方法に準じた方法によりスルホン酸基を有しないモノマーとオリゴマー(E)とを共重合させてポリアリーレンを製造した後、スルホン化剤を用い、スルホン酸基を有しないポリアリーレンにスルホン酸基を導入することによりスルホン酸基を有するポリアリーレンを得ることができる。   The polyarylene having a sulfonic acid group is synthesized in advance using a monomer having a skeleton similar to the monomer (D) represented by the general formula (D) and having no sulfonic acid ester group. It can also be synthesized by sulfonating polyarylene. In this case, after producing a polyarylene by copolymerizing a monomer having no sulfonic acid group and an oligomer (E) by a method according to the above synthesis method, a polyarylene having no sulfonic acid group is prepared using a sulfonating agent. A polyarylene having a sulfonic acid group can be obtained by introducing a sulfonic acid group into.

このスルホン化の反応条件としては、スルホン酸基を有しないポリアリーレンに、無溶剤下、あるいは溶剤存在下で、スルホン化剤を用い、常法によりスルホン酸基を導入することにより得ることが出来る。   The sulfonation reaction conditions can be obtained by introducing a sulfonic acid group into a polyarylene having no sulfonic acid group by a conventional method using a sulfonating agent in the absence of a solvent or in the presence of a solvent. .

スルホン酸基を導入する方法としては、例えば、上記スルホン酸基を有しないポリアリーレンを、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸、硫酸、亜硫酸水素ナトリウムなどの公知のスルホン化剤を用いて、公知の条件でスルホン化することができる〔Polymer Preprints,Japan,Vol.42,No.3,p.730(1993);Polymer Preprints,Japan,Vol.43,No.3,p.736(1994);Polymer Preprints,Japan,Vol.42,No.7,p.2490〜2492(1993)〕。   As a method for introducing a sulfonic acid group, for example, the polyarylene having no sulfonic acid group is known by using a known sulfonating agent such as sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfuric acid, sodium hydrogen sulfite and the like. [Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No. 3, p. 730 (1993); Polymer Preprints, Japan, Vol. 43, No. 3, p. 736 (1994); Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No. 7, p. 2490-2492 (1993)].

すなわち、このスルホン化の反応条件としては、上記スルホン酸基を有しないポリアリーレンを、無溶剤下、あるいは溶剤存在下で、上記スルホン化剤と反応させる。溶剤としては、例えばn−ヘキサンなどの炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドのような非プロトン系極性溶剤のほか、テトラクロロエタン、ジクロロエタン、クロロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。反応温度は特に制限はないが、通常、−50〜200℃、好ましくは−10〜100℃である。また、反応時間は、通常、0.5〜1,000時間、好ましくは1〜200時間である。   That is, as the reaction conditions for the sulfonation, the polyarylene having no sulfonic acid group is reacted with the sulfonating agent in the absence of a solvent or in the presence of a solvent. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as n-hexane, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide, tetrachloroethane, dichloroethane, chloroform, and chloride. And halogenated hydrocarbons such as methylene. The reaction temperature is not particularly limited, but is usually −50 to 200 ° C., preferably −10 to 100 ° C. Moreover, reaction time is 0.5 to 1,000 hours normally, Preferably it is 1 to 200 hours.

上記のような方法により製造されるスルホン酸基を有するポリアリーレン中の、スルホン酸基量は通常0.3〜5meq/g、好ましくは0.5〜3meq/g、さらに好ましくは0.8〜2.8meq/gである。0.3meq/g未満では、プロトン伝導度が低く実用的ではない。一方、5meq/gを超えると、耐水性が大幅に低下してしまうことがあるため好ましくない。   In the polyarylene having a sulfonic acid group produced by the method as described above, the amount of the sulfonic acid group is usually 0.3 to 5 meq / g, preferably 0.5 to 3 meq / g, more preferably 0.8 to 2.8 meq / g. If it is less than 0.3 meq / g, the proton conductivity is low and not practical. On the other hand, if it exceeds 5 meq / g, the water resistance may be significantly lowered, which is not preferable.

上記のスルホン酸基量は、例えばモノマー(D)とオリゴマー(E)の種類、使用割合、組み合わせを変えることにより、調整することができる。
このようにして得られるスルホン酸基を有するポリアリーレンの分子量は、ゲルパーミエションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量で、1万〜100万、好ましくは2万〜80万である。
The amount of the sulfonic acid group can be adjusted, for example, by changing the type, usage ratio, and combination of the monomer (D) and the oligomer (E).
The molecular weight of the polyarylene having a sulfonic acid group thus obtained is 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000 to 800,000 in terms of polystyrene-equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC).

スルホン酸基を有するポリアリーレンには、老化防止剤、好ましくは分子量500以上のヒンダードフェノール系化合物を含有させて使用してもよく、老化防止剤を含有することで電極用電解質としての耐久性をより向上させることができる。   The polyarylene having a sulfonic acid group may contain an anti-aging agent, preferably a hindered phenol compound having a molecular weight of 500 or more, and the anti-aging agent can be used as an electrode electrolyte. Can be further improved.

本発明で使用することのできる分子量500以上のヒンダードフェノール系化合物としては、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロオネート](商品名:IRGANOX 245)、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品
名:IRGANOX 259)、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,
5−ジ−t−ブチルアニリノ)−3,5−トリアジン(商品名:IRGANOX 565)、ペンタエリスリチルーテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロ
ピオネート](商品名:IRGANOX 1010)、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1035)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(商品名:IRGANOX 1076)、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)(商品名:IRGAONOX 1098)、1,3,5−トリメチル−
2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(商品
名:IRGANOX 1330)、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト(商品名:IRGANOX 3114)、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル
−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチ
ル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:Sumilizer GA-80)などを挙げることができる。
As a hindered phenol compound having a molecular weight of 500 or more that can be used in the present invention, triethylene glycol-bis [3- (3-t-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) proonate] (trade name: IRGANOX 245) 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 259), 2,4-bis- (n- Octylthio) -6- (4-hydroxy-3,
5-Di-t-butylanilino) -3,5-triazine (trade name: IRGANOX 565), pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (product) Name: IRGANOX 1010), 2,2-thio-diethylenebis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 1035), octadecyl-3- (3, 5-Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) (trade name: IRGANOX 1076), N, N-hexamethylenebis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide) (Product name: IRGAONOX 1098) 1,3,5-trimethyl-
2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene (trade name: IRGANOX 1330), tris- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -Isocyanurate (trade name: IRGANOX 3114), 3,9-bis [2- [3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy] -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane (trade name: Sumilizer GA-80).

本発明において、スルホン酸基を有するポリアリーレン100重量部に対して分子量500以上のヒンダードフェノール系化合物は0.01〜10重量部の量で使用することが好ましい。   In the present invention, the hindered phenol compound having a molecular weight of 500 or more with respect to 100 parts by weight of the polyarylene having a sulfonic acid group is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight.

次に、添付の図面を参照しながら本発明に係る固体高分子型燃料電池について説明する。図1は固体高分子型燃料電池に用いる膜−電極構造体の一構成例を示す説明的断面図である。   Next, a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration example of a membrane-electrode structure used in a polymer electrolyte fuel cell.

固体高分子型燃料電池は、例えば図1に示す構成の膜−電極構造体を備えている。前記膜−電極構造体は、酸素極1と燃料極2との間に高分子電解質膜3を有しており、酸素極1と燃料極2とは、いずれも拡散層4と、拡散層4上に形成された電極触媒層5とを備え、電極触媒層5側で高分子電解質膜3に接している。前記電極触媒層5は、上述したスルホン酸基を有するポリアリーレンを含んでいる。また、拡散層4はカーボンペーパー6と、下地層7とからなる。   The polymer electrolyte fuel cell includes, for example, a membrane-electrode structure having the configuration shown in FIG. The membrane-electrode structure has a polymer electrolyte membrane 3 between an oxygen electrode 1 and a fuel electrode 2, and the oxygen electrode 1 and the fuel electrode 2 are both a diffusion layer 4 and a diffusion layer 4. The electrode catalyst layer 5 is formed on the electrode catalyst layer 5 and is in contact with the polymer electrolyte membrane 3 on the electrode catalyst layer 5 side. The electrode catalyst layer 5 includes the above-described polyarylene having a sulfonic acid group. The diffusion layer 4 includes a carbon paper 6 and a base layer 7.

前記膜−電極構造体において、下地層7は、例えば所定の重量比で混合したカーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とをエチレングリコール等の有機溶媒に均一に分散したスラリーを、カーボンペーパー6の片面に塗布、乾燥することにより形成される。なお、カーボンペーパー6は、酸素極1では空気等の酸素含有気体が流通される酸素通路1aを、燃料極2では水素等の燃料ガスが流通される燃料通路2aを、下地層7側に備えている。また、電極触媒層5は、例えば水素還元触媒を担持させた触媒担持カーボンブラックをイオン伝導性バインダーと均一に混合した触媒ペーストを、下地層7上に塗布、乾燥することにより形成される。   In the membrane-electrode structure, the underlayer 7 is made of, for example, carbon paper 6 and a slurry in which carbon black mixed with a predetermined weight ratio and polytetrafluoroethylene (PTFE) are uniformly dispersed in an organic solvent such as ethylene glycol. It is formed by coating on one side and drying. The carbon paper 6 includes an oxygen passage 1a through which an oxygen-containing gas such as air flows in the oxygen electrode 1 and a fuel passage 2a through which a fuel gas such as hydrogen flows in the fuel electrode 2 on the base layer 7 side. ing. The electrode catalyst layer 5 is formed, for example, by applying and drying a catalyst paste obtained by uniformly mixing a catalyst-carrying carbon black carrying a hydrogen reduction catalyst with an ion conductive binder on the underlayer 7.

そして、高分子電解質膜3を、酸素極1、燃料極2の電極触媒層5に挟持させた状態でホットプレスすることにより、前記膜−電極構造体が形成される。
本発明に用いられる高分子電解質膜3としては、本発明の電極触媒層バインダーに使用されるスルホン酸基を有するポリアリーレンから形成される膜を使用することもできるし、パーフルオロアルキレンスルホン酸系高分子化合物や、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアゾール、ポリフェニレンスルフィドなどのエンジニアリングプラスチックにスルホン酸基を導入したスルホン酸基含有高分子化合物から形成される膜を使用することができる。また、多孔質の基材にこれらのスルホン酸基含有高分子化合物を含侵させたものを用いることもできる。
Then, the membrane-electrode structure is formed by hot pressing the polymer electrolyte membrane 3 with the electrode catalyst layer 5 of the oxygen electrode 1 and the fuel electrode 2 sandwiched therebetween.
As the polymer electrolyte membrane 3 used in the present invention, a membrane formed from a polyarylene having a sulfonic acid group used for the electrode catalyst layer binder of the present invention can be used, or a perfluoroalkylene sulfonic acid type can be used. It is formed from polymer compounds and sulfonic acid group-containing polymer compounds in which sulfonic acid groups are introduced into engineering plastics such as polyether ether ketone, polyether ketone, polysulfone, polyether sulfone, polyether, polyimide, polyazole, and polyphenylene sulfide. A membrane can be used. Moreover, what impregnated these sulfonic acid group containing high molecular compounds to the porous base material can also be used.

ここで触媒ペーストに使用される触媒担持カーボンブラックに使用される水素還元触媒としては、白金、パラジウム、金、ルテニウム、イリジウムなどの貴金属触媒が好ましく用いられる。また、これらの貴金属触媒の合金、混合物など、2種以上の元素が含まれていても構わない。   Here, as the hydrogen reduction catalyst used in the catalyst-supporting carbon black used in the catalyst paste, a noble metal catalyst such as platinum, palladium, gold, ruthenium, iridium is preferably used. Two or more elements such as alloys and mixtures of these noble metal catalysts may be contained.

また、前記水素還元触媒を担持させるカーボンブラックとしては、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが、電子電導性と比表面積の大きさから好ましいものである。   Further, as the carbon black for supporting the hydrogen reduction catalyst, carbon black such as oil furnace black, channel black, lamp black, thermal black, acetylene black is preferable from the viewpoint of electronic conductivity and the specific surface area.

オイルファーネスブラックとしては、キャボット社製バルカンXC−72、バルカンP、ブラックパールズ880、ブラックパールズ1100、ブラックパールズ1300、ブ
ラックパールズ2000、リーガル400、ライオン社製ケッチェンブラックEC、三菱化学社製#3150、#3250などが挙げられ、アセチレンブラックとしては電気化学工業社製デンカブラックなどの商標で市販されているものが挙げられる。
Oil furnace black includes Vulcan XC-72, Vulcan P, Black Pearls 880, Black Pearls 1100, Black Pearls 1300, Black Pearls 2000, Legal 400, Lion Ketjen Black EC, Mitsubishi Chemical # 3150 , # 3250, and the like, and examples of acetylene black include those marketed under trademarks such as Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo.

また本発明で用いられるカーボンブラックとして、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素などを用いることもできる。これらの炭素材の形態としては、粒子状のほか繊維状も用いることができる。   Further, as the carbon black used in the present invention, artificial graphite or carbon obtained from organic compounds such as natural graphite, pitch, coke, polyacrylonitrile, phenol resin, furan resin and the like can also be used. As the form of these carbon materials, not only particles but also fibers can be used.

本発明においては、触媒ペーストにおけるイオン伝導性ポリマーとして、前記スルホン酸基を有するポリアリーレンを用いることが特徴である。
触媒ペーストは、触媒担持カーボンブラックとスルホン酸基を有するポリアリーレンを溶媒と混合することにより製造することができる。
The present invention is characterized in that the polyarylene having a sulfonic acid group is used as the ion conductive polymer in the catalyst paste.
The catalyst paste can be produced by mixing catalyst-supported carbon black and polyarylene having a sulfonic acid group with a solvent.

ここで溶媒としては、非プロトン双極子溶媒などの有機溶剤または有機溶剤と水の混合物を使用することができる。
触媒ペーストにおいて、触媒担持カーボンブラック/スルホン酸基を有するポリアリーレン(重量比)は、40/60〜95/5、好ましくは、55/45〜85/15である。
Here, as the solvent, an organic solvent such as an aprotic dipole solvent or a mixture of an organic solvent and water can be used.
In the catalyst paste, the catalyst-supported carbon black / polyarylene having a sulfonic acid group (weight ratio) is 40/60 to 95/5, and preferably 55/45 to 85/15.

また、触媒ペースト中の触媒担持カーボンブラックとスルホン酸基を有するポリアリーレンとからなる固形分の濃度は、通常2〜40重量%、好ましくは5〜30重量%である。   The concentration of the solid content of the catalyst-supporting carbon black and the polyarylene having a sulfonic acid group in the catalyst paste is usually 2 to 40% by weight, preferably 5 to 30% by weight.

触媒ペーストの下地層や他の基材への塗布方法としては、刷毛塗り、筆塗り、バーコーター塗布、ナイフコーター塗布、スクリーン印刷、スプレー塗布などがあり、他の基材(転写基材)上に塗布して電極触媒層をいったん形成した後、電極基材またはプロトン伝導膜に転写してもよい。この場合の転写基材としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のシート、あるいは表面を離型剤処理したガラス板や金属板なども用いることができる。   There are brush coating, brush coating, bar coater coating, knife coater coating, screen printing, spray coating, and other methods for applying the catalyst paste to the base layer and other substrates. On other substrates (transfer substrates) The electrode catalyst layer may be formed once by coating on the electrode, and then transferred to the electrode substrate or the proton conducting membrane. As the transfer substrate in this case, a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet, a glass plate or a metal plate whose surface is treated with a release agent can be used.

本発明における酸素極や燃料極を構成する電極基材としては、燃料電池に一般に用いられる材料が特に限定されることなく用いられる。たとえば、導電性物質を主たる構成材とする多孔質導電シートなどが挙げられ、この導電性物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛および膨張黒鉛などの炭素材、ステンレススチール、モリブデン、チタンなどが例示される。   As the electrode base material constituting the oxygen electrode and the fuel electrode in the present invention, materials generally used for fuel cells are used without particular limitation. For example, a porous conductive sheet whose main constituent material is a conductive material, and the conductive material includes a fired body from polyacrylonitrile, a fired body from pitch, a carbon material such as graphite and expanded graphite, stainless steel, etc. Examples include steel, molybdenum, and titanium.

導電性物質の形態は繊維状あるいは粒子状など特に限定されないが、繊維状導電性無機物質(無機導電性繊維)特に炭素繊維が好ましい。無機導電性繊維を用いた多孔質導電シートとしては、織布あるいは不織布いずれの構造も使用可能である。織布としては、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織など特に限定されることなく用いられる。また、不織布としては、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンボンド法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法など特に限定されることなく用いられる。   The form of the conductive material is not particularly limited, such as fibrous or particulate, but a fibrous conductive inorganic material (inorganic conductive fiber), particularly carbon fiber is preferable. As the porous conductive sheet using inorganic conductive fibers, either a woven fabric or a non-woven fabric structure can be used. As the woven fabric, a plain weave, a twill weave, a satin weave, a crest weave, a binding weave and the like are used without particular limitation. Moreover, as a nonwoven fabric, it does not specifically limit, such as a papermaking method, a needle punch method, a spun bond method, a water jet punch method, a melt blow method.

また編物であっても構わない。これらの布帛において、特に炭素繊維を用いた場合、耐炎化紡績糸を用いた平織物を炭化あるいは黒鉛化した織布、耐炎化糸をニードルパンチ法やウォータージェットパンチ法などによる不織布加工をした後に炭化あるいは黒鉛化した不織布、耐炎化糸あるいは炭化糸あるいは黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布などが好ましく用いられる。例えば、東レ製カーボンペーパーTGPシリーズ、SOシリーズ、E−TEK社製カーボンクロスなどが好ましく用いられる。本発明における多孔質導
電シートには、特に限定されないが、導電性向上のために補助剤としてカーボンブラックなどの導電性粒子や、炭素繊維などの導電性繊維を添加することも好ましい実施態様である。
[実施例]
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
It may be a knitted fabric. In these fabrics, particularly when carbon fibers are used, a plain fabric using flame-resistant spun yarn is carbonized or graphitized, and the flame-resistant yarn is processed by nonwoven fabric by the needle punch method or water jet punch method. Carbonized or graphitized nonwoven fabrics, flameproofed yarns, mat nonwoven fabrics made by paper making using carbonized yarns or graphitized yarns, and the like are preferably used. For example, Toray carbon paper TGP series, SO series, E-TEK carbon cloth, etc. are preferably used. The porous conductive sheet in the present invention is not particularly limited, but it is also a preferred embodiment to add conductive particles such as carbon black or conductive fibers such as carbon fiber as an auxiliary agent for improving conductivity. .
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

実施例において、スルホン酸当量、分子量およびプロトン伝導度は以下のようにして求めた。
1.スルホン酸当量
得られたスルホン酸基を有する重合体の水洗水が中性になるまで洗浄し、フリーに残存している酸を除いて充分に水洗し、乾燥後、所定量を秤量し、THF/水の混合溶剤に溶解したフェノールフタレインを指示薬とし、NaOHの標準液を用いて滴定を行い、中和点から、スルホン酸当量を求めた。
2.分子量の測定
スルホン酸基を有しないポリアリーレン重量平均分子量は、溶剤としてテトラヒドロフラン(THF)を用い、GPCによって、ポリスチレン換算の分子量を求めた。スルホン酸基を有するポリアリーレンの分子量は、溶剤として臭化リチウムと燐酸を添加したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶離液として用い、GPCによって、ポリスチレン換算の分子量を求めた。
3.プロトン伝導度の測定
交流抵抗は、5mm幅の短冊状のプロトン伝導膜試料の表面に、白金線(f=0.5mm)を押し当て、恒温恒湿装置中に試料を保持し、白金線間の交流インピーダンス測定から求めた。すなわち、25℃、60℃、相対湿度80%の環境下で交流10kHzにおけるインピーダンスを測定した。抵抗測定装置として、(株)NF回路設計ブロック製のケミカルインピーダンス測定システムを用い、恒温恒湿装置には、(株)ヤマト科学製のJW241を使用した。白金線は、5mm間隔に5本押し当てて、線間距離を5〜20mmに変化させ、交流抵抗を測定した。線間距離と抵抗の勾配から、膜の比抵抗を算出し、比抵抗の逆数から交流インピーダンスを算出し、このインピーダンスから、プロトン伝導度を算出した。
In the examples, the sulfonic acid equivalent, molecular weight, and proton conductivity were determined as follows.
1. Sulfonic acid equivalent The polymer having the sulfonic acid group was washed with water until the water was neutral, thoroughly washed with water except for free remaining acid, dried, weighed a predetermined amount, THF / Phenolphthalein dissolved in a mixed solvent of water was used as an indicator, titration was performed using a standard solution of NaOH, and the sulfonic acid equivalent was determined from the neutralization point.
2. Measurement of molecular weight The polyarylene weight average molecular weight having no sulfonic acid group was determined by GPC using tetrahydrofuran (THF) as a solvent, and the molecular weight in terms of polystyrene was obtained. The molecular weight of the polyarylene having a sulfonic acid group was determined by GPC using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to which lithium bromide and phosphoric acid were added as a solvent as an eluent.
3. Measurement of proton conductivity AC resistance was measured by pressing a platinum wire (f = 0.5 mm) against the surface of a 5 mm wide strip-shaped proton conducting membrane sample, holding the sample in a constant temperature and humidity device, and between the platinum wires It was obtained from AC impedance measurement. That is, the impedance at an alternating current of 10 kHz was measured in an environment of 25 ° C., 60 ° C., and a relative humidity of 80%. A chemical impedance measurement system manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. was used as the resistance measurement device, and JW241 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. was used as the constant temperature and humidity device. Five platinum wires were pressed at intervals of 5 mm, the distance between the wires was changed to 5 to 20 mm, and the AC resistance was measured. The specific resistance of the membrane was calculated from the distance between the lines and the resistance gradient, the alternating current impedance was calculated from the reciprocal of the specific resistance, and the proton conductivity was calculated from this impedance.

比抵抗R(Ω・cm)=0.5(cm)×膜厚(cm)×抵抗線間勾配(Ω/cm)
[合成例1]
(オリゴマーの調製)
撹拌機、温度計、冷却管、Dean-Stark管、窒素導入の三方コックを取り付けた1Lの三つ口のフラスコに、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(ビスフェノールAF)67.3g(0.20モル)、4,4'−ジクロロベンゾフェノン(4,4'−DCBP)60.3g(0.24モル)、炭酸カリウム71.9g(0.52モル)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)300mL、ト
ルエン150mLをとり、オイルバス中、窒素雰囲気下で加熱し撹拌下130℃で反応させた。反応により生成する水をトルエンと共沸させ、Dean-Stark管で系外に除去しながら反応させると、約3時間で水の生成がほとんど認められなくなった。反応温度を130℃から徐々に150℃まで上げた。その後、反応温度を徐々に150℃まで上げながら大部分のトルエンを除去し、150℃で10時間反応を続けた後、4,4'−DCBP10.0g(0.040モル)を加え、さらに5時間反応した。得られた反応液を放冷後、副生した無機化合物の沈殿物を濾過除去し、濾液を4Lのメタノール中に投入した。沈殿した生成物を濾別、回収し乾燥後、テトラヒドロフラン300mLに溶解した。これをメタノール4Lに再沈殿し、目的の化合物95g(収率85%)を得た。
Specific resistance R (Ω · cm) = 0.5 (cm) × film thickness (cm) × resistance-to-resistance gradient (Ω / cm)
[Synthesis Example 1]
(Preparation of oligomer)
2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3 was added to a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooling tube, Dean-Stark tube, and three-way cock for introducing nitrogen. , 3,3-hexafluoropropane (bisphenol AF) 67.3 g (0.20 mol), 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DCBP) 60.3 g (0.24 mol), potassium carbonate 71 .9 g (0.52 mol), N, N-dimethylacetamide (DMAc) 300 mL, and toluene 150 mL were taken and heated in an oil bath under a nitrogen atmosphere and reacted at 130 ° C. with stirring. When water produced by the reaction was azeotroped with toluene and reacted while being removed from the system with a Dean-Stark tube, almost no water was produced in about 3 hours. The reaction temperature was gradually increased from 130 ° C to 150 ° C. Thereafter, most of the toluene was removed while gradually raising the reaction temperature to 150 ° C., and the reaction was continued at 150 ° C. for 10 hours. Then, 10.0 g (0.040 mol) of 4,4′-DCBP was added, and another 5 Reacted for hours. The resulting reaction solution was allowed to cool, and then the by-product inorganic compound precipitate was removed by filtration, and the filtrate was put into 4 L of methanol. The precipitated product was separated by filtration, collected, dried, and dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran. This was reprecipitated in 4 L of methanol to obtain 95 g (yield 85%) of the target compound.

得られた重合体のGPC(THF溶媒)で求めたポリスチレン換算の重量平均分子量は
11,200であった。また、得られた重合体はTHF、NMP、DMAc、スルホラン
などに可溶で、Tgは110℃、熱分解温度は498℃であった。
The weight average molecular weight in terms of polystyrene determined by GPC (THF solvent) of the obtained polymer was 11,200. Further, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane and the like, Tg was 110 ° C., and thermal decomposition temperature was 498 ° C.

得られた化合物は式(I)で表されるオリゴマー(以下、「BCPAFオリゴマー」という)であった。   The obtained compound was an oligomer represented by the formula (I) (hereinafter referred to as “BCPAF oligomer”).

Figure 0004955198
Figure 0004955198

[合成例2]
ネオペンチル基を保護基としたポリアリーレン共重合体(PolyAB−SO3 neo-Pe)の調製
撹拌機、温度計、冷却管、Dean-Stark管、窒素導入の三方コックを取り付けた500mLの三つ口のフラスコに、4−[4−(2,5−ジクロロベンゾイル)フェノキシ]ベン
ゼンスルホン酸neo-ペンチル(A−SO3 neo-Pe)39.58g(98.64ミリモル)とBCPAFオリゴマー(Mn=11200)15.23g(0.136ミリモル)、Ni(PPh32Cl2 1.67g(0.26ミリモル)、PPh3 10.49g(4.00ミリモル)、NaI 0.45g(0.30ミリモル)、亜鉛末 15.69g(24.0ミリモル)、乾燥NMP 129mLを窒素下で加えた。反応系を攪拌下に加熱し(
最終的には75℃まで加温)、3時間反応させた。重合反応液をTHF 250mLで希
釈し、30分攪拌し、セライトをろ過助剤に用い、ろ過紙、ろ液を大過剰のメタノール1500mLに注ぎ、凝固させた。凝固物を濾集、風乾し、さらにTHF/NMP(それぞれ200/300mL)に再溶解し、大過剰のメタノール1500mLで凝固析出させた。風乾後、加熱乾燥により目的の黄色繊維状のネオペンチル基で保護されたスルホン酸誘導体からなる共重合体(PolyAB-SO3neo-Pe)47.0g(収率92%)を得た。GPCによる分子量はMn=47,600、Mw=159,000であった。
[Synthesis Example 2]
Preparation of polyarylene copolymer with neopentyl group as protecting group (PolyAB-SO 3 neo-Pe) 500 mL three-neck equipped with stirrer, thermometer, cooling pipe, Dean-Stark pipe, and nitrogen-introduced three-way cock In a flask, 39.58 g (98.64 mmol) of 4- [4- (2,5-dichlorobenzoyl) phenoxy] benzenesulfonic acid neo-pentyl (A-SO 3 neo-Pe) and a BCPAF oligomer (Mn = 11200) 15.23 g (0.136 mmol), Ni (PPh 3 ) 2 Cl 2 1.67 g (0.26 mmol), PPh 3 10.49 g (4.00 mmol), NaI 0.45 g (0.30 mmol) ), Zinc powder 15.69 g (24.0 mmol) and dry NMP 129 mL were added under nitrogen. The reaction system is heated with stirring (
The reaction was finally heated to 75 ° C.) and allowed to react for 3 hours. The polymerization reaction liquid was diluted with 250 mL of THF, stirred for 30 minutes, Celite was used as a filter aid, the filter paper and the filtrate were poured into 1500 mL of a large excess of methanol, and solidified. The coagulum was collected by filtration, air-dried, redissolved in THF / NMP (200/300 mL each), and coagulated with 1500 mL of a large excess of methanol. After air drying, 47.0 g (yield 92%) of a copolymer (PolyAB-SO 3 neo-Pe) composed of a sulfonic acid derivative protected with a target yellow fibrous neopentyl group was obtained by heat drying. The molecular weight by GPC was Mn = 47,600 and Mw = 159,000.

こうして得られたPolyAB-SO3neo-Pe 5.1gをNMP60mLに溶解し、90℃に加
温した。反応系にメタノール50mLと濃塩酸8mLの混合物を一時に加えた。懸濁状態となりながら、温和の還流条件で10時間反応させた。蒸留装置を設置し、過剰のメタノールを溜去させ、淡緑色の透明溶液を得た。この溶液を大量の水/メタノール(1:1重量比)中に注いで、ポリマーを凝固させた後、洗浄水のPHが6以上となるまで、イオン交換水でポリマーを洗浄した。こうして得られたポリマーのIRスペクトルおよびイオン交換容量の定量分析から、スルホン酸エステル基(−SO3R)は定量的にスルホン酸基
(−SO3H)に転換していることがわかった。
得られたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体のGPCによる分子量は、Mn=53,200、Mw=185,000であり、スルホン酸当量は2.2meq/gであった。
Thus obtained 5.1 g of PolyAB-SO 3 neo-Pe was dissolved in 60 mL of NMP and heated to 90 ° C. A mixture of 50 mL of methanol and 8 mL of concentrated hydrochloric acid was added to the reaction system at one time. While in suspension, the reaction was allowed to proceed for 10 hours under mild reflux conditions. A distillation apparatus was installed, and excess methanol was distilled off to obtain a light green transparent solution. This solution was poured into a large amount of water / methanol (1: 1 weight ratio) to solidify the polymer, and then the polymer was washed with ion exchange water until the pH of the washing water was 6 or more. From the IR spectrum of the polymer thus obtained and the quantitative analysis of the ion exchange capacity, it was found that the sulfonate group (—SO 3 R) was quantitatively converted to the sulfonate group (—SO 3 H).
The obtained polyarylene copolymer having a sulfonic acid group had molecular weights by GPC of Mn = 53,200 and Mw = 185,000, and the sulfonic acid equivalent was 2.2 meq / g.

[合成例3]
(ポリアリーレン系共重合体の合成)
上記合成例1で得られた式(I)のオリゴマー 28.1g(2.5mmol)、2,5−ジクロロ−4'−(4−フェノキシ)フェノキシベンゾフェノン(DCPPB)35.
9g(82.5mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド 1.
67g(2.6mmol)、ヨウ化ナトリウム 1.66g(11.1mmol)、トリ
フェニルホスフィン 8.92g(34.0mmol)、亜鉛末 13.3g(204mm
ol)をフラスコにとり、乾燥窒素置換した。N−メチル−2−ピロリドン160mlを加え、80℃に加熱し、4時間攪拌し、重合をおこなった。重合溶液をTHFで希釈し、塩酸/メタノールで凝固回収し、メタノール洗滌を繰り返し、THFで溶解、メタノールへ再沈殿による精製し、濾集した重合体を真空乾燥し目的の共重合体51.0g(90%)を得た。GPC(THF)で求めたポリスチレン換算の数平均分子量は38,900、
重量平均分子量は160,000であった。
[Synthesis Example 3]
(Synthesis of polyarylene copolymer)
28.1 g (2.5 mmol) of the oligomer of formula (I) obtained in Synthesis Example 1 above, 2,5-dichloro-4 ′-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone (DCPPB) 35.
9 g (82.5 mmol), bis (triphenylphosphine) nickel dichloride
67 g (2.6 mmol), sodium iodide 1.66 g (11.1 mmol), triphenylphosphine 8.92 g (34.0 mmol), zinc dust 13.3 g (204 mm)
ol) in a flask and purged with dry nitrogen. 160 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and the mixture was heated to 80 ° C. and stirred for 4 hours to carry out polymerization. The polymerization solution is diluted with THF, coagulated and recovered with hydrochloric acid / methanol, repeatedly washed with methanol, dissolved in THF, purified by reprecipitation into methanol, and the collected polymer is vacuum-dried to obtain 51.0 g of the desired copolymer. (90%) was obtained. The number-average molecular weight in terms of polystyrene determined by GPC (THF) is 38,900,
The weight average molecular weight was 160,000.

(スルホン酸基を有するポリアリーレンの合成)
上記共重合体50gを攪拌装置、温度計を取り付けた1000mlのセパラブルフラスコに入れ、濃度98%硫酸500mlを加え、内温を25℃に保ちながら窒素気流下で24時間攪拌した。得られた溶液を大量のイオン交換水の中に注ぎ入れ、重合体を沈殿させた。洗浄水のpHが5になるまで重合体の洗浄を繰り返した。乾燥して、56g(95%)のスルホン酸基含有重合体を得た。スルホン酸基含有重合体のGPC(NMP)で求めたポリスチレン換算の数平均分子量は45,500、重量平均分子量は176,000であった。本スルホン酸基含有重合体のスルホン酸当量は2.1meq/gであった。
(Synthesis of polyarylene having a sulfonic acid group)
50 g of the copolymer was placed in a 1000 ml separable flask equipped with a stirrer and a thermometer, 500 ml of sulfuric acid having a concentration of 98% was added, and the mixture was stirred for 24 hours under a nitrogen stream while maintaining the internal temperature at 25 ° C. The obtained solution was poured into a large amount of ion exchange water to precipitate a polymer. The washing of the polymer was repeated until the washing water had a pH of 5. By drying, 56 g (95%) of a sulfonic acid group-containing polymer was obtained. The number average molecular weight in terms of polystyrene determined by GPC (NMP) of the sulfonic acid group-containing polymer was 45,500, and the weight average molecular weight was 176,000. The sulfonic acid equivalent of this sulfonic acid group-containing polymer was 2.1 meq / g.

まず、合成例2で合成したスルホン酸基を有するポリアリーレンをN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、キャスト法により乾燥膜厚40μmの高分子電解質膜を調製した。
次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とをカーボンブラック:PTFE=2:3の重量比で混合し、エチレングリコールに均一に分散したスラリーを調製し、該スラリーをカーボンペーパーの片面に塗布、乾燥することにより下地層とし、カーボンペーパーと下地層とからなる拡散層を形成した。前記拡散層は、酸素極側のものと、燃料極側のものを、同一の構成で1つずつ用意した。
First, polyarylene having a sulfonic acid group synthesized in Synthesis Example 2 was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and a polymer electrolyte membrane having a dry film thickness of 40 μm was prepared by a casting method.
Next, carbon black and polytetrafluoroethylene (PTFE) are mixed at a weight ratio of carbon black: PTFE = 2: 3 to prepare a slurry uniformly dispersed in ethylene glycol, and the slurry is applied to one side of the carbon paper. The base layer was formed by coating and drying, and a diffusion layer composed of carbon paper and the base layer was formed. One diffusion layer was prepared on the oxygen electrode side and one on the fuel electrode side with the same configuration.

次に、比表面積800m2/g以上のファーネスブラックに白金をファーネスブラック
:白金=1:1の重量比で担持させた触媒粒子を、合成例2で合成したスルホン酸基を有するポリアリーレンをN−メチル−2−ピロリドンに溶解してなるイオン伝導性高分子バインダーと触媒粒子:バインダー=1:1.25の重量比で均一に混合して触媒ペーストを調製した。次に、前記触媒ペーストを0.5mg/cm2の白金量となるように下地層
上にスクリーン印刷し、60℃で10分間乾燥した後、120℃で減圧乾燥することにより触媒層を備える電極を形成した。
Next, catalyst particles in which platinum is supported on a furnace black having a specific surface area of 800 m 2 / g or more in a weight ratio of furnace black: platinum = 1: 1, polyarylene having a sulfonic acid group synthesized in Synthesis Example 2 is added to N. -A catalyst paste was prepared by uniformly mixing an ion conductive polymer binder dissolved in methyl-2-pyrrolidone and catalyst particles: binder = 1: 1.25 in a weight ratio. Next, the catalyst paste is screen-printed on the underlayer so as to have a platinum amount of 0.5 mg / cm 2 , dried at 60 ° C. for 10 minutes, and then dried at 120 ° C. under reduced pressure to provide an electrode having a catalyst layer Formed.

次に、前記高分子電解質膜を酸素極、燃料極の電極触媒層に挟持された状態で160℃、4MPaの条件で4分間ホットプレスすることにより、固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体を形成した。   Next, the polymer electrolyte membrane is hot-pressed for 4 minutes under the conditions of 160 ° C. and 4 MPa while being sandwiched between the electrode catalyst layers of the oxygen electrode and the fuel electrode, whereby a membrane-electrode structure for a solid polymer fuel cell Formed body.

本固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体の発電性能を発電性能として、80℃、相対湿度90%の環境下における電流密度(A/cm2)に対する電圧(V)の変化を測定し
た。結果を図2に示す。
Using the power generation performance of the membrane-electrode structure for the polymer electrolyte fuel cell as the power generation performance, the change in voltage (V) with respect to the current density (A / cm 2 ) in an environment of 80 ° C. and 90% relative humidity was measured. . The results are shown in FIG.

高分子電解質膜およびイオン伝導性高分子バインダーとして、合成例3で合成したスルホン酸基を有するポリアリーレンを用いた他は、実施例1と同様にして固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体を形成した。   Membrane-electrode structure for polymer electrolyte fuel cell as in Example 1 except that polyarylene having a sulfonic acid group synthesized in Synthesis Example 3 was used as the polymer electrolyte membrane and the ion conductive polymer binder. Formed body.

本固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体の発電性能を発電性能として、80℃、相対湿度90%の環境下における電流密度(A/cm2)に対する電圧(V)の変化を測定し
た。結果を図2に示す。
Using the power generation performance of the membrane-electrode structure for the polymer electrolyte fuel cell as the power generation performance, the change in voltage (V) with respect to the current density (A / cm 2 ) in an environment of 80 ° C. and 90% relative humidity was measured. . The results are shown in FIG.

[比較例1]
高分子電解質膜として、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物(デュポン社製ナフィオン(商標))製のフィルムを用いると共に、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物をイオン伝導性バインダーのイソプロパノール・n−プロパノール溶液に前記触媒粒子を均一に混合して触媒ペーストを調製した以外は、実施例1と同様にして固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体を形成した。
[Comparative Example 1]
As the polymer electrolyte membrane, a film made of a perfluoroalkylene sulfonic acid polymer compound (Nafion (trademark) manufactured by DuPont) is used, and the perfluoroalkylene sulfonic acid polymer compound is an isopropanol / n-propanol solution of an ion conductive binder. A membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell was formed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst particles were uniformly mixed with each other to prepare a catalyst paste.

本固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体の発電性能を発電性能として、80℃、相対湿度90%の環境下における電流密度(A/cm2)に対する電圧(V)の変化を測定し
た。結果を図2に示す。
Using the power generation performance of the membrane-electrode structure for the polymer electrolyte fuel cell as the power generation performance, the change in voltage (V) with respect to the current density (A / cm 2 ) in an environment of 80 ° C. and 90% relative humidity was measured. . The results are shown in FIG.

本発明の固体高分子型燃料電池に用いる電極構造体の一構成例を示す説明的断面図である。It is explanatory sectional drawing which shows the example of 1 structure of the electrode structure used for the polymer electrolyte fuel cell of this invention. 実施例および比較例で製造した固体高分子型燃料電池用膜―電極構造体の、80℃、相対湿度90%の環境下における電流密度(A/cm2)に対する電圧(V)の変化を測定した結果を示す図である。Measurement of change in voltage (V) with respect to current density (A / cm 2 ) in an environment of 80 ° C. and relative humidity 90% of membrane-electrode structures for polymer electrolyte fuel cells produced in Examples and Comparative Examples It is a figure which shows the result.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 酸素極
2 … 燃料極
3 … 高分子電解質膜
4 … 拡散層
5 … 電極触媒層
6 … カーボンペーパー
7 … 下地層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen electrode 2 ... Fuel electrode 3 ... Polymer electrolyte membrane 4 ... Diffusion layer 5 ... Electrode catalyst layer 6 ... Carbon paper 7 ... Underlayer

Claims (3)

一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体において、
前記電極触媒層は、下記式(A−1)〜(A−6)で表される少なくとも一つのモノマーおよび下記式(B−1)〜(B−2)で表される少なくとも一つのオリゴマーを共重合して製造したスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを加水分解してなるスルホン酸基を有するポリアリーレンを含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体;
Figure 0004955198
(上記式(A−1)および(A−5)中のn-C4 H 9は、ノルマルブチル基を示す。)
Figure 0004955198
(上記式中、nは2以上の整数を示す。)
In a membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell comprising a pair of electrode catalyst layers and a polymer electrolyte membrane sandwiched between both electrode catalyst layers,
The electrode catalyst layer comprises at least one monomer represented by the following formulas (A-1) to (A-6) and at least one oligomer represented by the following formulas (B-1) to (B-2). A membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell, comprising a polyarylene having a sulfonic acid group obtained by hydrolyzing a polyarylene having a sulfonic acid ester group produced by copolymerization;
Figure 0004955198
(NC 4 H 9 in the above formulas (A-1) and (A-5) represents a normal butyl group.)
Figure 0004955198
(In the above formula, n represents an integer of 2 or more.)
上記スルホン酸基を有するポリアリーレンが、スルホン酸基を0.3〜5.0meq/gの範囲で含有するポリアリーレンであることを特徴とする請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体。   2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polyarylene having a sulfonic acid group is a polyarylene containing a sulfonic acid group in a range of 0.3 to 5.0 meq / g. Membrane-electrode structure. 前記電極触媒層が、さらに水素還元触媒を担持したカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用膜−電極構造体 2. The membrane-electrode structure for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the electrode catalyst layer further contains carbon black carrying a hydrogen reduction catalyst .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4671769B2 (en) * 2005-06-08 2011-04-20 本田技研工業株式会社 Membrane-electrode structure for polymer electrolyte fuel cell and method for producing the same
JP4846273B2 (en) * 2005-06-08 2011-12-28 Jsr株式会社 Electrode electrolyte for polymer electrolyte fuel cell
JP4896435B2 (en) * 2005-06-08 2012-03-14 Jsr株式会社 Electrolyte for electrode of polymer electrolyte fuel cell
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JP4688157B2 (en) * 2005-12-28 2011-05-25 トヨタ自動車株式会社 Method for producing catalyst for fuel cell electrode
JP5144023B2 (en) * 2006-04-07 2013-02-13 Jsr株式会社 Membrane-electrode assembly
JP5144024B2 (en) * 2006-04-25 2013-02-13 Jsr株式会社 Electrode electrolyte for polymer fuel cell and use thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3724064B2 (en) * 1996-06-28 2005-12-07 住友化学株式会社 Polymer electrolyte for fuel cell and fuel cell
JP3970390B2 (en) * 1997-08-22 2007-09-05 旭化成株式会社 Membrane-electrode assembly for solid polymer fuel cell
JP3411562B2 (en) * 2001-01-19 2003-06-03 本田技研工業株式会社 Electrode structure and polymer electrolyte fuel cell comprising the same
JP3412763B2 (en) * 2001-01-19 2003-06-03 本田技研工業株式会社 Composite polymer electrolyte membrane and polymer electrolyte fuel cell using the same
JP3698067B2 (en) * 2001-03-30 2005-09-21 Jsr株式会社 Monomer having electron-withdrawing group and electron-donating group, copolymer using the same, and proton conducting membrane
JP2002298855A (en) * 2001-03-30 2002-10-11 Honda Motor Co Ltd Solid macromolecule type fuel cell
JP3563374B2 (en) * 2001-06-14 2004-09-08 本田技研工業株式会社 Electrode structure for polymer electrolyte fuel cell
TWI236486B (en) * 2001-10-10 2005-07-21 Mitsui Chemicals Inc Crosslinkable aromatic resin having protonic acid group, and ion conductive polymer membrane, binder and fuel cell using the resin
JP3852108B2 (en) * 2002-01-18 2006-11-29 Jsr株式会社 Polyarylene polymer and proton conducting membrane

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