JP5955509B2 - 電解質膜の製造方法、電解質膜の製造装置 - Google Patents
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Description
(1)燃料電池に使用される電解質膜の製造方法であって、
加水分解によってイオン伝導性が付与される前のイオン交換樹脂前駆体により形成された電解質前駆体膜を準備する準備工程と、
雰囲気温度が100℃〜200℃の状態において、前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧して前記イオン交換樹脂前駆体に含まれるイオン交換基前駆体を加水分解する噴霧工程と、を有し、
前記噴霧工程において噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度は、1規定〜12規定の範囲であり、
前記電解質膜前駆体に接触するアルカリ性溶液の濃度は、前記噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度より濃い濃度である、製造方法。
この構成によれば、雰囲気温度が100℃〜200℃の状態において電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧するため、加水分解処理をより効率的におこなうことができる。
燃料電池に使用される電解質膜の製造方法であって、
加水分解によってイオン伝導性が付与される前のイオン交換樹脂前駆体により形成された電解質前駆体膜を準備する準備工程と、
前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧して前記イオン交換樹脂前駆体に含まれるイオン交換基前駆体を加水分解する噴霧工程と、を有する製造方法。
適用例1に記載の製造方法において、
前記噴霧工程は、雰囲気温度が100℃〜200℃の状態において、前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧する工程を含む、製造方法。
適用例1または適用例2に記載の製造方法において、
前記噴霧工程において噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度は、1規定〜12規定の範囲である、製造方法。
適用例1ないし適用例3のいずれかに記載の製造方法において、
前記噴霧工程は、搬送部によってチャンバの上部からチャンバの内部に搬送された前記電解質前駆体膜に対して、前記電解質前駆体膜を鉛直方向下方に移動させながら一方のノズルによってアルカリ溶液を噴霧し、噴霧後の前記電解質前駆体膜を鉛直方向上方に移動させながら、他方のノズルによって再度、アルカリ性溶液を噴霧する工程を含む、製造方法。
燃料電池に使用される電解質膜の製造装置であって、
加水分解によってイオン伝導性が付与される前のイオン交換樹脂前駆体により形成された電解質前駆体膜を搬送するための搬送部と、
前記搬送部によって搬送される前記電解質前駆体膜を内部に収容可能なチャンバと、
前記チャンバの内部の温度を昇温するための加温部と、
前記チャンバの内部に配置され、前記チャンバに搬送された前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性水溶液を噴霧するためのノズルと、を備える製造装置。
適用例5に記載の製造装置は、さらに、
前記チャンバの重力方向下方に配置され、前記電解質前駆体膜に対して噴霧された前記アルカリ性溶液を含む液体を前記チャンバから回収するためのタンクと、
前記タンクに収容された前記液体を含むアルカリ溶液を前記ノズルに供給する供給部と、を備える製造装置。
適用例6に記載の製造装置において、
前記タンクは、前記液体に含まれる固形物を除去するためのフィルタを備え、
前記供給部は、前記フィルタを通過した後の前記液体を含むアルカリ溶液を前記ノズルに供給する、製造装置。
図1は、第1実施例における電解質膜の製造装置の概略構成を例示した説明図である。製造装置100は、イオン交換樹脂前駆体により形成される電解質前駆体膜200に対して加水分解処理をおこない、イオン伝導性を付与して電解質膜を生成するため装置である。製造装置100は、搬送部110と、アルカリ処理部120と、酸処理部130と、第1水洗部140と、第2水洗部150と、を備えている。本実施例の製造装置100は、アルカリ処理部120においてアルカリ性溶液を用いて加水分解処理をおこない、酸処理部130において酸性溶液を用いて酸処理をおこなう。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本実施例では、製造装置100は、加温部123を備えているものとして説明したが、製造装置100は、加温部123を備えていなくてもよい。すなわち、チャンバ121の内部が常温であっても、ノズル122から噴射されたアルカリ性溶液は、電解質前駆体膜200に向かう途中で水分が蒸発して濃度が濃くなるため、処理時間の短縮や、設備負担が軽減、取り扱いの容易化など、本実施例の製造装置100と同様の効果を得ることができる。一方、ノズル122から噴射されたアルカリ性溶液に含まれる水分の蒸発を促進させる方法としては、チャンバ121の内部の雰囲気温度を上昇させる方法に限定されず、例えば、チャンバ121の内部の湿度を低下させてもよいし、噴射するアルカリ性溶液や電解質前駆体膜200を加温してもよい。
本実施例では、電解質前駆体膜200は、補強フィルム201が接合されているものとして説明したが、電解質前駆体膜200に補強フィルム201が接合されていなくても、製造装置100によって加水分解処理をおこなうことができる。電解質前駆体膜200に補強フィルム201が接合されていない場合には、図1に示したように、電解質前駆体膜200の一方の面からのみアルカリ性溶液を噴射する構成に限定されず、電解質前駆体膜200の両面からノズル122によって、アルカリ性溶液を噴射することによって、より効率的に加水分解をおこなうことができる。また、電解質前駆体膜200は、少なくとも一方の主面に触媒電極層が形成されていてもよい。すなわち、触媒電極層が形成された状態で加水分解処理をおこなってもよい。
本実施例では、加水分解に使用するアルカリ性溶液にアルコールやジメチルスルホキシドなどの反応推進剤を添加することにともなう問題点について言及したが、本実施例の製造装置100において、ノズル122から噴射するアルカリ性溶液に反応推進剤としてのアルコールやジメチルスルホキシドを添加しても問題はなく、また、加水分解反応を促進させる効果を得ることができる。
本実施例では、電解質前駆体膜200は、SO2F基を有するイオン交換樹脂前駆体膜として説明したが、カルボキシル基の前駆体等、SO2F基以外のイオン交換基前駆体を備えていてもよい。
本実施例では、アルカリ処理部120は、ノズル122に対して電解質前駆体膜200を移動させるものとして説明したが、アルカリ性溶液の噴霧時にノズル122と電解質前駆体膜200とが相対的に移動可能な構成であればよく、例えば、電解質前駆体膜200に対してノズル122が移動してもよい。
110…搬送部
111…巻出ロール
112…搬送ロール
113…巻取ロール
120…アルカリ処理部
121…チャンバ
121Pup…上面部
121Psi…側面部
121Pbt…底面部
121Hin…導入口
121Hout…導出口
121Hex…排出口
122…ノズル
123…加温部
123d…ダクト
124…回収タンク
124c…接続管
124f…フィルタ
125…濃度調整タンク
125c…制御部
125d…濃度検出部
125s…供給部
126…ポンプ
127…供給配管
130…酸処理部
140…第1水洗部
150…第2水洗部
200…電解質前駆体膜、電解質膜
201…補強フィルム
Claims (5)
- 燃料電池に使用される電解質膜の製造方法であって、
加水分解によってイオン伝導性が付与される前のイオン交換樹脂前駆体により形成された電解質前駆体膜を準備する準備工程と、
雰囲気温度が100℃〜200℃の状態において、前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧して前記イオン交換樹脂前駆体に含まれるイオン交換基前駆体を加水分解する噴霧工程と、を有し、
前記噴霧工程において噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度は、1規定〜12規定の範囲であり、
前記電解質膜前駆体に接触するアルカリ性溶液の濃度は、前記噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度より濃い濃度である、製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法において、
前記噴霧工程は、搬送部によってチャンバの上部からチャンバの内部に搬送された前記電解質前駆体膜に対して、前記電解質前駆体膜を鉛直方向下方に移動させながら一方のノズルによってアルカリ溶液を噴霧し、噴霧後の前記電解質前駆体膜を鉛直方向上方に移動させながら、他方のノズルによって再度、アルカリ性溶液を噴霧する工程を含む、製造方法。 - 燃料電池に使用される電解質膜の製造装置であって、
加水分解によってイオン伝導性が付与される前のイオン交換樹脂前駆体により形成された電解質前駆体膜を搬送するための搬送部と、
前記搬送部によって搬送される前記電解質前駆体膜を内部に収容可能なチャンバと、
前記チャンバの内部の温度を昇温するための加温部と、
前記チャンバの内部に配置され、前記チャンバに搬送された前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性水溶液を噴霧するためのノズルと、を備え、
前記加温部および前記ノズルは、前記加温部によって前記チャンバの内側の雰囲気温度が100℃〜200℃の状態において、前記ノズルによって前記電解質前駆体膜に対してアルカリ性溶液を噴霧し、
前記噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度は、1規定〜12規定の範囲であり、
前記電解質膜前駆体に接触するアルカリ性溶液の濃度は、前記噴霧に用いられるアルカリ性溶液の濃度より濃い濃度である、製造装置。 - 請求項3に記載の製造装置は、さらに、
前記チャンバの重力方向下方に配置され、前記電解質前駆体膜に対して噴霧されたアルカリ性溶液を含む液体を前記チャンバから回収するためのタンクと、
前記タンクに収容された前記液体を含むアルカリ溶液を前記ノズルに供給する供給部と、を備える製造装置。 - 請求項4に記載の製造装置において、
前記タンクは、前記液体に含まれる固形物を除去するためのフィルタを備え、
前記供給部は、前記フィルタを通過した後の前記液体を含むアルカリ溶液を前記ノズルに供給する、製造装置。
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JP2011102677A JP5955509B2 (ja) | 2011-05-02 | 2011-05-02 | 電解質膜の製造方法、電解質膜の製造装置 |
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