JP5013501B2 - 固体高分子電解質膜電極接合体及びこれを利用する固体高分子電解質形燃料電池 - Google Patents
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Description
本発明に係る固体高分子電解質膜電極接合体(以下「セル」という。)及びこれを利用する固体高分子電解質形燃料電池の第一番目の実施形態を図1に基づいて説明する。図1は、セルの概略構成図である。
本発明に係るセル及びこれを利用する固体高分子電解質形燃料電池の第二番目の実施形態を図2に基づいて説明する。図2は、セルの概略構成図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
なお、前述した第一,二番目の実施形態では、炭化水素系固体高分子電解質膜11b,21bの両面側にフッ素系固体高分子電解質膜11a,11c,21a,21cをそれぞれ配設した固体高分子電解質膜11,21を適用したセル10,20の場合について説明したが、前記ヒドロキシラジカルは、燃料極膜12側よりも酸化極膜13側で発生し易いことから、他の実施形態として、例えば、図3,4に示すように、炭化水素系固体高分子電解質膜11b,41bの酸化極膜13側のみにフッ素系固体高分子電解質膜11a,21aを配設した固体高分子電解質膜31,41を用いたセル30,40、すなわち、固体高分子電解質膜31,41の一方面側に燃料極膜12を配設されると共に他方面側に酸化極膜13を配設されるセル30,40において、固体高分子電解質膜31,41が、酸化極膜13側に設けられてフッ素系樹脂を骨格とすると共にプロトン伝導性基を有するフッ素系固体高分子電解質膜11a,21aと、燃料極膜12側に設けられて主鎖にベンゼン環を有して炭素と水素とを主な組成とする炭化水素系樹脂を骨格とすると共にプロトン伝導性基を有する炭化水素系固体高分子電解質膜11b,41bとのみを備えてなることも可能である。この場合には、前述した第一,二番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができると共に、前述した第一,二番目の実施形態の場合よりも、さらに低コスト化を図ることができる。
11,21,31,41 固体高分子電解質膜
11a,11c,21a,21c フッ素系固体高分子電解質膜
11b,21b,31b,41b 炭化水素系固体高分子電解質膜
21ba,21bc 段部
12 燃料極膜
13 酸化極膜
Claims (6)
- 固体高分子電解質膜の一方面側に燃料極膜を配設されると共に他方面側に酸化極膜を配設される固体高分子電解質膜電極接合体において、
前記固体高分子電解質膜が、
前記酸化極膜側に設けられてフッ素系樹脂を骨格とすると共にプロトン伝導性基を有するフッ素系固体高分子電解質膜と、
前記燃料極膜側に設けられて主鎖にベンゼン環を有して炭素と水素とを主な組成とする炭化水素系樹脂を骨格とすると共にプロトン伝導性基を有する炭化水素系固体高分子電解質膜と
を備えてなり、
前記固体高分子電解質膜の前記フッ素系固体高分子電解質膜が、前記電極膜の周縁端近傍のみに配設されている
ことを特徴とする固体高分子電解質膜電極接合体。 - 請求項1において、
前記固体高分子電解質膜が、
前記燃料極膜と前記炭化水素系固体高分子電解質膜との間に設けられて、フッ素系樹脂を骨格とすると共にプロトン伝導性基を有するフッ素系固体高分子電解質膜をさらに備えてなる
ことを特徴とする固体高分子電解質膜電極接合体。 - 請求項1又は請求項2において、
前記固体高分子電解質膜の前記フッ素系固体高分子電解質膜の前記フッ素系樹脂が、
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、四フッ化エチレン−六フッ化エチレン共重合体(FEP)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(PFEP)、ポリ三フッ化塩化エチレン(PCTFE)、三フッ化塩化エチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、四フッ化エチレン−パーフルオロジオキソール共重合体(TFE/PDD)のうちの少なくとも一種、又は、その誘導体である
ことを特徴とする固体高分子電解質膜電極接合体。 - 請求項1から請求項3のいずれかにおいて、
前記固体高分子電解質膜の前記炭化水素系固体高分子電解質膜の前記炭化水素系樹脂が、
ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリベンゾチアゾール(PBT)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリフェニレンオキシド(PPO)、ポリフェニレンスルホキシド(PPSO)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンスルフィドスルホン(PPS/SO2)、ポリパラフェニレン(PPP)、ポリスルホン(PSU)、ポリフェニレンスルホン(PPSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルエーテルスルホン(PEES)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアリールエーテルスルホン(PAS)のうちの少なくとも一種、又は、その誘導体である
ことを特徴とする固体高分子電解質膜電極接合体。 - 請求項1から請求項3のいずれかにおいて、
前記固体高分子電解質膜の前記炭化水素系固体高分子電解質膜の前記炭化水素系樹脂が、
ビニル系高分子、ジエン系高分子、エーテル系高分子、縮合系エステル型高分子、縮合系アミド型高分子のうちの少なくとも一種、又は、その誘導体の、主鎖にベンゼン環を有するものである
ことを特徴とする固体高分子電解質膜電極接合体。 - 請求項1から請求項5のいずれかの固体高分子電解質膜電極接合体を複数積層したスタックを備えている
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池。
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