JP5042020B2

JP5042020B2 - メタノール燃料電池カートリッジ

Info

Publication number: JP5042020B2
Application number: JP2007521286A
Authority: JP
Inventors: 大輔芋田; 恭子吉野; 由美子瀧澤
Original assignee: Toshiba Corp; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: CN102130350B; WO2006134889A1; CN101199076A; TW200733459A; US20130183607A1; EP1892786A4; EP1892786B1; EP1892786A1; US20100062315A1; KR20080019062A; CN102130350A; JPWO2006134889A1

Description

本発明は、直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）の燃料タンクや詰め替え用容器等として好適に用いられる、携帯可能なメタノール燃料電池カートリッジに関する。

メタノールを燃料とする直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、ノートパソコン、携帯電話等のモバイル機器用の電源として注目され、種々のタイプのものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００４−２６５８７２号公報特開２００４−２５９７０５号公報特開２００４−１５２７４１号公報

そして、これらの燃料電池では電池の小型化を図るために、燃料となるメタノールを収納する燃料タンク（カートリッジ）を小型化、軽量化することが求められ、種々提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
特開２００４−１５５４５０号公報

しかしながら、メタノールを収納するカートリッジを樹脂材料により構成した場合には、樹脂材料中に含まれる酸化防止剤や滑剤等の低分子量有機化合物が不純物としてメタノール中に溶出し、燃料電池の起電圧が低下し長時間の連続発電が困難になるという欠点がある。
一方、不純物による燃料電池の発電性能の低下を防止するために、フィルターを設けたり、燃料電池に供給される燃料や酸化剤ガスに含まれる不純物をキレート化剤を含む不純物捕集器により捕集する等の技術が提案されている（例えば、特許文献５参照）。燃料電池にこのような機器を付加した場合には、燃料電池の小型化や軽量化が困難になるとともに、コストアップを招くといった問題点がある。
特開２００４−２２７８４４号公報

したがって、メタノール燃料電池の発電性能が低下せずに長時間の連続運転が可能となるとともに、小型化、軽量化することのできるメタノール燃料電池カートリッジを低コストで提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、次の１〜７の構成を採用する。
１．縦１５ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの樹脂フイルム８枚をメタノール５０ｍＬ中に６０℃で７日間浸漬した後に、該メタノールを常温で蒸溜水で２倍に希釈した液の波長３００ｎｍにおいて測定した光線透過率が１０％以上である樹脂により構成された内層樹脂層を有することを特徴とするメタノール燃料電池カートリッジ。
２．内層樹脂層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体、環状ポリオレフィン共重合体、ポリアミド、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートから選ばれた樹脂により構成されたものであることを特徴とする１に記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
３．内層樹脂層を構成する樹脂が、酸化クロム系触媒を用いたＰｈｉｌｌｉｐｓ法によって重合された高密度ポリエチレン；又はメタロセン触媒を用いた重合法によって重合された直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体から選ばれた樹脂により構成されたものであることを特徴とする２に記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
４．さらに、環状ポリオレフィン共重合体からなるメタノールバリア層を有することを特徴とする１〜３のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
５．メタノール燃料電池カートリッジが、回収樹脂を含むポリオレフィン系樹脂により構成された主層を含有することを特徴とする１〜４のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
６．メタノール燃料電池カートリッジが、注出口に漏洩防止のためのバルブ機構を有することを特徴とする１〜５のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
７．メタノール燃料電池カートリッジが、剛性材料により構成された外側ケース内に収納されていることを特徴とする１〜６のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。

本発明によれば、メタノール燃料電池の発電性能が低下せずに長時間の連続運転が可能となるメタノール燃料電池カートリッジを低コストで得ることができる。本発明のメタノール電池カートリッジは、小型化、軽量化することができ、ＤＭＦＣの燃料タンクや詰め替え用の容器として好適に用いられる。

（光線透過率）
本発明では、樹脂フイルムをメタノール中に６０℃で７日間浸漬した後に、該メタノールを常温で蒸留水で体積比にて２倍に希釈した液の３００ｎｍにおける光線透過率が１０％以上である樹脂により、メタノール燃料電池カートリッジの内層樹脂層を構成する。
この光線透過率は、縦１５ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの樹脂フイルム８枚を、和光純薬工業製メタノール（精密分析用：メタノール含量９９．８％）５０ｍＬ中に６０℃で７日間浸漬した後に、該メタノールを常温で蒸溜水で体積比にて２倍に希釈した液について、日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ−３３１０を使用して、波長３００ｎｍにおいて測定した値を意味する。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジの内層樹脂層を構成する樹脂としては、該樹脂が上記した光線透過率を有するものであれば特に制限はないが、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体、環状ポリオレフィン共重合体、ポリアミド、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートから選ばれた樹脂を使用することが好ましい。これらの樹脂は、単独で或いは２種以上をブレンドして使用することができる。
特に好ましい樹脂としては、酸化クロム系触媒を用いたＰｈｉｌｌｉｐｓ法によって重合された高密度ポリエチレン；又はメタロセン触媒を用いた重合法によって重合された直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体が挙げられる。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジの層構成としては、カートリッジの内層に上記した樹脂層を有するものであれば特に制限はなく、例えば、内層樹脂層となる樹脂からなる単層構成のカートリッジとすることができる。また、上記内層樹脂層の外側に少なくとも１層の樹脂或いは他の材料により構成された層を有する、多層構成のカートリッジとすることができる。
多層構成のカートリッジとする場合には、メタノールバリア層、特に４０℃におけるメタノール蒸気透過係数が１５μｇ・ｍｍ／ｍ^２・ｈｒ以下であるメタノールバリア層や、カートリッジを製造する際に発生するバリや不良品等からなる回収樹脂を含むポリオレフィン系樹脂により構成された主層、を設けることが好ましい。

このようなメタノールバリア層を構成する材料としては、例えば、環状オレフィン系樹脂やポリエステル系樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、無延伸で、或いは適宜１軸又は２軸延伸して使用することができる。
環状オレフィン系樹脂としては、ボトルを構成する材料として公知の環状オレフィン系重合体（ＣＯＰ）、又はエチレンと環状オレフィンとの共重合体（ＣＯＣ：ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を使用することができる。ＣＯＣとしては、実質的に全体がＣＯＣからなるもののほかに、ＣＯＣに他のポリオレフィン類をブレンドしたものでもよい。
ＣＯＣとしては、１０〜５０モル％、特に１５〜４８モル％の環状オレフィンと残余のエチレンとから誘導され、５〜２００℃、特に４０〜１９０℃のガラス転移点を有する非晶質乃至低結晶性の共重合体が好適に使用される。また、環状オレフィンと共重合されるエチレンの一部を、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、３−メチル−１−ペンテン、１−デセン等の炭素数３〜２０程度の他のα−オレフィンで置換した共重合体を使用してもよい。

環状オレフィンとしては、エチレン系不飽和結合とビシクロ環とを有する脂環族炭化水素化合物が好ましく、特にノルボルネン構造を有する繰り返し単位を構成するものとしては、例えば８−エチル−テトラシクロ〔４．４．０．１．２，５．１２，５．１７，１０〕−ドデカ−３−エン、８−エチリデン−テトラシクロ〔４．４．０．１．２，５．１７，１０〕−ドデカ−３−エン、８−メチル−テトラシクロ〔４．４．０．１．２，５．１７，１０〕−ドデカ−３−エン等が挙げられる。また、ノルボルネン構造を有しない繰り返し単位を構成するものとしては、５−エチリデン−ビシクロ〔２，２，１〕ヘプト−２−エン、５−エチル−ビシクロ〔２，２，１〕ヘプト−２−エン、テトラシクロ〔７．４．０．０２，７．１１０，１３〕−トリデカ−２，４，６，１１−テトラエン等が例示される。

ポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のように、テレフタル酸、イソフタル酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、ナフタレン２，６−ジカルボン酸、ジフエノキシエタン−４，４’−ジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸またはこれらのアルキルエステル誘導体などのジカルボン酸成分やトリメリット酸等の多価カルボン酸成分と；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフエノールＡのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール成分を反応させて得られるポリエステル単独重合体又は共重合体が挙げられる。また、ポリ乳酸のようにヒドロキシカルボン酸を反応させて得られる単独重合体又は共重合体を使用してもよい。これらのポリエステル類は、単独で又は２種以上をブレンドして用いることができる。

他のポリエステル樹脂としては、ポリグリコール酸樹脂等の密度が１．５以上の高密度ポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリグリコール酸はヒドロキシ酢酸の重合体であり、例えば米国特許第２，６７６，９４５号明細書に示されているように、エステル結合間の炭素数が１のポリエステルである。ポリグリコール酸は、通常の熱可塑性ポリエステルに比較して緻密な結晶構造を持つために高い密度を有し、ポリエステル類の中では低い透湿度を示す。また、ポリグリコール酸の単独重合体のみならず、グリコール酸の一部が他の共重合成分で置換された共重合体も使用することができる。

メタノール不透過性層を構成する他の材料としては、無機質被膜を有する樹脂類を使用することができる。無機質被膜としては、ダイヤモンド様炭素被膜、変性炭素被膜等の各種炭素被膜；酸化チタン被膜；酸化珪素（シリカ）被膜；酸化アルミニウム（アルミナ）被膜；セラミック被膜；炭化珪素被膜；窒化珪素被膜などが挙げられる。これらの被膜を形成する樹脂類としては特に制限はなく、通常プラスチック容器を製造するのに用いられる熱可塑性樹脂類は、いずれも使用することができる。

好適な無機質被膜を有する樹脂としては、例えば、シリカ蒸着ポリエステルフイルム、アルミナ蒸着ポリエステルフイルム、シリカ蒸着ナイロンフイルム、アルミナ蒸着ナイロンフイルム、アルミナ蒸着ポリプロピレンフイルム、炭素膜蒸着ポリエステルフイルム、炭素膜蒸着ナイロンフイルムが挙げられる。さらに、アルミナ及びシリカをポリエステルフイルムやナイロンフイルム等のベースフイルムに同時蒸着した２元蒸着フイルム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
無機質被膜を有する樹脂層は、フイルム又はシート状の樹脂表面に、化学蒸着、プラズマ蒸着、スパッタリング等によりあらかじめ無機質被膜を形成したものとして使用することができる。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジを多層構成とする場合には、さらに、容器の中間層、あるいは外層等を構成する材料として、ヒートシール性を有し又は有さない熱可塑性樹脂類を使用することができる。
このような熱可塑性樹脂としては、例えば結晶性ポリプロピレン、結晶性プロピレン−エチレン共重合体、結晶性ポリブテン−１、結晶性ポリ４−メチルペンテン−１、低−、中−、或いは高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ＥＶＡケン化物、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、イオン架橋オレフィン共重合体（アイオノマー）等のポリオレフィン類；ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体等の芳香族ビニル共重合体；ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン樹脂等のハロゲン化ビニル重合体；ポリアクリル系樹脂；アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体の如きニトリル重合体；ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート等のポリエステル類；各種ポリカーボネート；フッ素系樹脂；ポリオキシメチレン等のポリアセタール類等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は単独で又は二種以上をブレンドして使用することができる。また、これらの熱可塑性樹脂に各種の添加剤を配合して使用してもよい。

多層構成容器の各層の間には、必要に応じて接着樹脂を介在させる。このような接着樹脂としては特に制限はなく、通常プラスチック容器の製造に用いられるポリウレタン系樹脂、酸変性エチレン・α−オレフィン共重合体、酢酸ビニル系樹脂等はいずれも使用することができる。
酸変性エチレン・α−オレフィン共重合体としては、エチレンとプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテン等の炭素数１０までのα−オレフィンを共重合させたエチレン・α−オレフィン共重合体をアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸又はこれらの無水物でグラフト変性した樹脂を使用することが好ましい。これらの接着樹脂のグラフト変性率は、０．０５〜５重量％程度とすることが好ましい。これらの酸変性エチレン・α−オレフィン共重合体は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。また、予め高濃度の酸で変性したエチレン・α−オレフィン共重合体と；未変性の低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体、高密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；を配合し、樹脂全体としての酸変性率を０．０５〜５重量％程度に調整したブレンド物を接着樹脂として使用することも好ましい。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジを構成する樹脂層中には、必要に応じてオレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド等の高級脂肪酸アミド等からなる滑剤や；プラスチック容器中に通常添加される結晶核剤；紫外線吸収剤；帯電防止剤；顔料等の着色剤；酸化防止剤及び中和剤等の添加剤を配合することができる。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジの形状に制限はなく、ボトル、カートリッジ、カップ等の中空容器の他、平パウチ、スタンディングパウチ等各種の形状にすることができる。
容器の製造方法としては通常の方法を採用することができ、例えばボトル、カートリッジ、カップ等の中空容器は、射出成形、ダイレクトブロー又は２軸延伸ブロー成形等のブロー成形、真空・圧空成形等の方法により製造することができるが、２軸延伸ブロー成形を採用することが好ましい。また、平パウチ、スタンディングパウチ等のパウチ類は、最内層にヒートシール性樹脂層を有する多層フイルムをヒートシールすることにより製造することができる。これらの容器類には、スクリューキャップ、スパウト等の注出口形成手段を設けることが好ましい。また、メタノール燃料電池カートリッジの注出口には、漏洩防止のためのバルブ機構を設けることが、特に好ましい。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジの寸法にも特に制限はないが、ノートパソコン、携帯電話等の電源として用いられるＤＭＦＣの燃料タンクや、詰め替え用の容器とする場合には、内容量が１〜５００ｍｌ、特に１０〜２００ｍｌ程度とすることが好ましい。

本発明のメタノール燃料電池カートリッジは、単層或いは多層構成の容器として製造することができる。また、得られた容器を、金属、繊維強化プラスチック等の剛性材料からなる外側ケースに収納した形態とすることもできる。
容器を多層構成とする場合の好ましい層構成としては、例えば、容器の内層側から順に、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）／接着樹脂（Ａｄ）／環状ポリオレフィン共重合体（ＣＯＣ）／Ａｄ／ＨＤＰＥ；ＨＤＰＥ／ＨＤＰＥ＋回収樹脂（Ｒｅｇ）／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ；低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ／；ＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ＋Ｒｅｇ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ；ＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ポリプロピレン（ＰＰ）；ＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／ＰＰ；メタロセン触媒重合直鎖状低密度ポリエチレン（ｍ−ＬＬＤＰＥ）／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ；ｍ−ＬＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／ＰＰ；ＨＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ＋Ｒｅｇ／ＨＤＰＥ；ＨＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ；ＨＤＰＥ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ；ＨＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／ＰＰ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ＋Ｒｅｇ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＨＤＰＥ＋Ｒｅｇ／ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ；ＨＤＰＥ＋ｍ−ＬＬＤＰＥ／Ａｄ／ＣＯＣ／Ａｄ／ＰＰ＋Ｒｅｇ／ＰＰ等が挙げられる。（ここで、「Ａ＋Ｂ」は、樹脂Ａと樹脂Ｂをブレンドした樹脂を意味する。）

次に、実施例により本発明をさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。以下の実施例において、樹脂フイルムの光線透過率及びメタノール燃料電池の発電性能は、次のようにして測定した。
（光線透過率）
縦１５ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの樹脂フイルム８枚を、和光純薬工業製メタノール（精密分析用：メタノール含量９９．８％）５０ｍＬ中に６０℃で７日間浸漬した後に、該メタノールを常温で蒸溜水で体積比にて２倍に希釈した液を試料とする。この試料の光線透過率を、日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ−３３１０を使用して、波長３００ｎｍにおいて測定する。
（発電性能）
燃料カートリッジに和光純薬工業製メタノール（精密分析用：メタノール含量９９．８％）５０ｍＬを充填し、テトラフルオロエチレン製パッキンを内包するキャップにより密封して、６０℃で１６８時間保存する。保存後のメタノールを燃料として、マイクロ燃料電池試験装置を用いて発電を行なった際の、初期起電圧に対して起電圧が２０％低下するのに要した時間を求めた。その時間が１００時間以下であるものを×とし、１００時間を超えて５００時間以下のものを○とし、５００時間を超えるものものを◎と判定した。

（実施例１）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が９３％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９２９ｇ／ｃｍ^３のＬＤＰＥ（添加剤無添加）を使用した。この樹脂を定法により押出して得られたパリソンを、ロータリーブロー成形機でダイレクトブローすることによって、層厚５００μｍ、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇのＬＤＰＥ単層構成のボトル型燃料カートリッジを製造した。

（実施例２）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が８７％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．９ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９０８ｇ／ｃｍ^３のｍ−ＬＬＤＰＥ（添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｍ−ＬＬＤＰＥ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例３）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が２６％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．２５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９５１ｇ／ｃｍ^３のＺｉｅｇｌｅｒ系触媒を用いて重合した高密度ポリエチレン（ｚ−ＨＤＰＥ：添加剤としてＩｒｇａｎｏｘ１０１０を１５０ｐｐｍ、Ｉｒｇａｆｏｓ１６８を２００ｐｐｍ、アーモスリップ３１０を２０００ｐｐｍ、ステアリン酸カルシウムを１０００ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｚ−ＨＤＰＥ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例４）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が９４％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．３ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９４６ｇ／ｃｍ^３のＰｈｉｌｌｉｐｓ系触媒を用いて重合した高密度ポリエチレン（ｐ−ＨＤＰＥ：添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｐ−ＨＤＰＥ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例５）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が９７％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．３５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９５９ｇ／ｃｍ^３のメタロセン系触媒を用いて重合した高密度ポリエチレン（ｍ−ＨＤＰＥ：添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｍ−ＨＤＰＥ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例６）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が１０％であって、２３０℃におけるＭＦＲが１．７ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９ｇ／ｃｍ^３のＺｉｅｇｌｅｒ系触媒を用いて重合したプロピレン系ランダム共重合体（ｚ−ランダムＰＰ：添加剤としてＩｒｇａｎｏｘ１０１０を２０００ｐｐｍ、エルカ酸アミドを１０００ｐｐｍ、ステアリン酸カルシウムを１０００ｐｐｍ、ハイドロタルサイトを１０００ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｚ−ランダムＰＰ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例７）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が８２％であって、２３０℃におけるＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９ｇ／ｃｍ^３のメタロセン系触媒を用いて重合したプロピレン系ランダム共重合体（ｍ−ランダムＰＰ：添加剤としてＩｒｇａｎｏｘ１０１０を２００ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｍ−ランダムＰＰ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例８）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が８３％であって、相対粘度（９６％Ｈ_２ＳＯ_４溶液）４．０５、融点１９６℃のナイロン６／６６共重合体（ナイロン６６含量１５ｍｏｌ％：添加剤としてステアリン酸カルシウム３００ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のナイロン６／６６共重合体単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（実施例９）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が９９％であって、３７２℃で５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲが２ｇ／１０ｍｉｎ、融点３０５℃のフッ素系樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体：添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のフッ素系樹脂単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（比較例１）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が８％であって、１９０℃におけるＭＦＲが０．７５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９２２ｇ／ｃｍ^３のＺｉｅｇｌｅｒ系触媒を用いて重合した直鎖状低密度ポリエチレン（ｚ−ＬＬＤＰＥ：添加剤としてＩｒｇａｎｏｘ１０１０を３３０ｐｐｍ、Ｉｒｇａｆｏｓ１６８を６７０ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｚ−ＬＬＤＰＥ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

（比較例２）
容器を構成する樹脂として、光線透過率が５％であって、２３０℃におけるＭＦＲが１．１ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９ｇ／ｃｍ^３のＺｉｅｇｌｅｒ系触媒を用いて重合したプロピレン系ブロック共重合体（ｚ−ブロックＰＰ：添加剤としてＩｒｇａｎｏｘ１０１０を５４００ｐｐｍ、Ｉｒｇａｆｏｓ１６８を１０００ｐｐｍ、エレクトロストリッパーＥＡを２３００ｐｐｍ、チヌビン３２６を５４０ｐｐｍ、ステアリン酸カルシウムを１６００ｐｐｍ含有）を使用した以外は、実施例１と同様にして、同様のｚ−ブロックＰＰ単層構成の燃料カートリッジを製造した。

上記実施例１〜９及び比較例１、２で得られた各燃料カートリッジについて、発電性能試験を行ない、その結果を表１に記載した。

以下の例では、溶融張力が低いために単層でのダイレクトブローが困難な樹脂を内層に用いて、定法により多層多重ダイスを使用して共押出ししてパリソンを得た。得られたパリソンを、ロータリーブロー成形機でダイレクトブローすることによって、２種３層構成（総層厚み：５００μｍ）のボトル型燃料カートリッジを製造した。

（実施例１０）
カートリッジの内層を構成する樹脂として、光線透過率が９３％であって、２６０℃におけるＭＦＲが１５ｇ／１０ｍｉｎであるＣＯＣ、エチレン・テトラシクロドデセン共重合体（エチレン含有量８２ｍｏｌ％：添加剤としてステアリン酸カルシウム３０００ｐｐｍ含有）、接着樹脂として６０ｍｅｑ／１００ｇのカルボニル基を含有する無水マレイン酸変性ポリエチレン、外層を構成する樹脂として比較例２で使用したｚ−ブロックＰＰを使用し、定法により共押出ししてパリソンを得た。得られたパリソンを、ロータリーブロー成形機でダイレクトブローすることによって、内層から順に、ＣＯＣ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ（膜厚３３０μｍ）からなる２種３層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの燃料カートリッジを製造した。

（比較例３）
内層を構成する樹脂として、光線透過率が７％であって、固有粘度（ＩＶ）０．７５ｄｌ／ｇ、密度１．２７ｇ／ｃｍ^３の非晶性ポリエチレンテレフタレート系共重合体（ＰＥＴＧ：添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１０と同様にして、内層から順に、ＰＥＴＧ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ（膜厚３３０μｍ）からなる２種３層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの燃料カートリッジを製造した。

上記実施例１０及び比較例３で得られた各燃料カートリッジについて、発電性能試験を行ない、その結果を表２に記載した。

以下の例では、ポリエステル樹脂を用いてプリフォームを射出成形した。このプリフォームを２軸延伸ブロー成形機（日精ＡＳＢ機械工業製：日精ＡＳＢ−５０Ｈ）により、縦方向２．６倍、横方向２．２倍に２軸延伸ブロー成形することにより、単層ボトル型燃料カートリッジを製造した。

（実施例１１）
プリフォームを構成するポリエステル樹脂として、光線透過率が９１％であって、ゲルマニウム系触媒を用いて重合した固有粘度（ＩＶ）０．７５ｄｌ／ｇ、密度１．４０ｇ／ｃｍ^３、融点２５２℃のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：添加剤無添加）を使用した。得られたプリフォームを２軸延伸ブロー成形することにより、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇ、平均肉厚０．４５ｍｍの単層燃料カートリッジを製造した。

（実施例１２）
ポリエステル樹脂として、光線透過率が９４％であって、アンチモン系触媒を用いて重合した固有粘度（ＩＶ）０．７０ｄｌ／ｇ、密度１．３３ｇ／ｃｍ^３、融点２６５℃のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：添加剤無添加）を使用した以外は、実施例１１と同様にして、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇ、平均肉厚０．４５ｍｍの単層燃料カートリッジを製造した。

（実施例１３）
ポリエステル樹脂として、実施例１１で使用したＰＥＴと実施例１２で使用したＰＥＮを、ＰＥＴ含有率が３０重量％となるようにブレンドした樹脂を使用した以外は、実施例１１と同様にして、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇ、平均肉厚０．４５ｍｍの単層燃料カートリッジを製造した。

上記実施例１１〜１３で得られた各燃料カートリッジについて、発電性能試験を行ない、その結果を表３に記載した。

以下の例では、多層カートリッジのいずれか１層にメタノールバリア性を有するＣＯＣを用いて、定法により多層多重ダイスを使用して共押出ししてパリソンを得た。得られたパリソンをロータリーブロー成形機でダイレクトブローすることによって、総層厚み５００μｍの多層ボトル型燃料カートリッジを製造した。

（実施例１４）
最内層及び最外層を構成する樹脂として実施例４で用いたｐ−ＨＤＰＥ、主層を構成する樹脂として回収樹脂を含む同じくｐ−ＨＤＰＥ、中間層を構成する樹脂として実施例１０で用いたＣＯＣ、接着樹脂として実施例１０で用いた接着樹脂を使用し、定法により共押出ししてパリソンを製造した。得られたパリソンを、ロータリーブロー成形機でダイレクトブローすることによって、内層から順に、ｐ−ＨＤＰＥ（膜厚１００μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ＣＯＣ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｐ−ＨＤＰＥ＋Ｒｅｇ（膜厚１３５μｍ）／ｐ−ＨＤＰＥ（膜厚７５μｍ）からなる４種６層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの多層燃料カートリッジを製造した。

（実施例１５）
最内層を構成する樹脂として実施例１で用いたＬＤＰＥ、最外層を構成する樹脂として比較例２で用いたｚ−ブロックＰＰ、主層を構成する樹脂として回収樹脂を含む同じくｚ−ブロックＰＰを使用した以外は、実施例１４と同様にして、内層から順に、ＬＤＰＥ（膜厚１００μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ＣＯＣ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ＋Ｒｅｇ（膜厚１３５μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ（膜厚７５μｍ）からなる５種６層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの多層燃料カートリッジを製造した。

（実施例１６）
最内層を構成する樹脂として実施例２で用いたｍ−ＬＬＤＰＥを使用した以外は、実施例１５と同様にして、内層から順に、ｍ−ＬＬＤＰＥ（膜厚１００μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ＣＯＣ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ＋Ｒｅｇ（膜厚１３５μｍ）／ｚ− ブロックＰＰ（膜厚７５μｍ）からなる５種６層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの多層燃料カートリッジを製造した。

（実施例１７）
最内層を構成する樹脂として実施例４で用いたｐ−ＨＤＰＥを７０重量％と実施例２で用いたｍ−ＬＬＤＰＥ３０重量％とをブレンドした樹脂を使用した以外は、実施例１５と同様にして、内層から順に、ｐ−ＨＤＰＥ（７０重量％）＋ｍ−ＬＬＤＰＥ（３０重量％）（膜厚１００μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ＣＯＣ（膜厚１５０μｍ）／Ａｄ（膜厚２０μｍ）／ｚ−ブロックＰＰ＋Ｒｅｇ（膜厚１３５μｍ）／ｚ− ブロックＰＰ（膜厚７５μｍ）からなる５種６層構成で、満注時の内容量６０ｍＬ、質量１０ｇの多層燃料カートリッジを製造した。

上記実施例１４〜１７、ならびに実施例１〜３及び１０で得られた各燃料カートリッジについて、発電性能試験と下記のメタノール減量試験を行ない、その結果を表４に記載した。
（メタノール減量試験）
燃料カートリッジに、和光純薬工業製メタノール（精密分析用：メタノール含量９９．８％）５０ｍＬを充填し、テトラフルオロエチレン製パッキンを内包するキャップをして、４０℃で２４時間保存後、燃料カートリッジの重量を測定し、初期重量（Ｗ_０）とする。
初期重量測定後、さらに４０℃で１４日間保存した後の燃料カートリッジの重量（Ｗ_１）を測定し、減量値（Ｗ_０−Ｗ_１）を求め、１日当りのメタノール減量を算出する。

Claims

縦１５ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの樹脂フイルム８枚をメタノール５０ｍＬ中に６０℃で７日間浸漬した後に、該メタノールを常温で蒸溜水で２倍に希釈した液の波長３００ｎｍにおいて測定した光線透過率が１０％以上である樹脂により構成された内層樹脂層を有することを特徴とするメタノール燃料電池カートリッジ。
内層樹脂層が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体、環状ポリオレフィン共重合体、ポリアミド、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートから選ばれた樹脂により構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
内層樹脂層を構成する樹脂が、酸化クロム系触媒を用いたＰｈｉｌｌｉｐｓ法によって重合された高密度ポリエチレン；又はメタロセン触媒を用いた重合法によって重合された直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン系重合体から選ばれた樹脂により構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
さらに、環状ポリオレフィン共重合体からなるメタノールバリア層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
メタノール燃料電池カートリッジが、回収樹脂を含むポリオレフィン系樹脂により構成された主層を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
メタノール燃料電池カートリッジが、注出口に漏洩防止のためのバルブ機構を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。
メタノール燃料電池カートリッジが、剛性材料により構成された外側ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のメタノール燃料電池カートリッジ。