JPH06275301A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH06275301A JPH06275301A JP5085340A JP8534093A JPH06275301A JP H06275301 A JPH06275301 A JP H06275301A JP 5085340 A JP5085340 A JP 5085340A JP 8534093 A JP8534093 A JP 8534093A JP H06275301 A JPH06275301 A JP H06275301A
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- JP
- Japan
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- polymer
- film
- gas diffusion
- diffusion electrode
- sulfonic acid
- Prior art date
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】低い電気抵抗と大きい機械的強度を有する固体
高分子電解質を用いた高性能の燃料電池を提供する。 【構成】スルホン酸基を有するフルオロビニル化合物
と、パーフルオロオレフィンと、架橋部位となるオレフ
ィンとを共重合したパーフルオロカーボン共重合体から
なるイオン交換膜を固体電解質とする。
高分子電解質を用いた高性能の燃料電池を提供する。 【構成】スルホン酸基を有するフルオロビニル化合物
と、パーフルオロオレフィンと、架橋部位となるオレフ
ィンとを共重合したパーフルオロカーボン共重合体から
なるイオン交換膜を固体電解質とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年プロトン伝導性の高分子膜を電解質
として用いる燃料電池（固体高分子電解質型燃料電池）
の研究が進んでいる。固体高分子電解質型燃料電池は、
低温で作動し出力密度が高く小型化が可能であるという
特徴を有し、車載用電源等の用途に対し有力視されてい
る。
として用いる燃料電池（固体高分子電解質型燃料電池）
の研究が進んでいる。固体高分子電解質型燃料電池は、
低温で作動し出力密度が高く小型化が可能であるという
特徴を有し、車載用電源等の用途に対し有力視されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本用途に用いられる高
分子膜は、通常１００〜２００μｍのプロトン伝導性イ
オン交換膜が用いられ、特にスルホン酸基を有するパー
フルオロカーボン重合体のフィルムが基本特性に優れ広
く研究されている。しかし、現在市販されている該重合
体フィルムの電気抵抗は、より高出力密度の電池を得る
観点から必ずしも十分に低いとはいえない。
分子膜は、通常１００〜２００μｍのプロトン伝導性イ
オン交換膜が用いられ、特にスルホン酸基を有するパー
フルオロカーボン重合体のフィルムが基本特性に優れ広
く研究されている。しかし、現在市販されている該重合
体フィルムの電気抵抗は、より高出力密度の電池を得る
観点から必ずしも十分に低いとはいえない。
【０００４】膜の電気抵抗を低減する方法としてはスル
ホン酸基濃度の増加と膜厚の低減があるが、スルオン酸
濃度の著しい増加は膜の機械的強度を低下させたり、長
期運転において膜がクリープしやすくなり耐久性を低下
させるなどの問題が生じていた。一方、膜厚の低減は膜
の機械的強度を低下させたり、更にガス拡散電極との接
合等の加工性・取扱い性を低下させるなどの問題が生じ
ていた。
ホン酸基濃度の増加と膜厚の低減があるが、スルオン酸
濃度の著しい増加は膜の機械的強度を低下させたり、長
期運転において膜がクリープしやすくなり耐久性を低下
させるなどの問題が生じていた。一方、膜厚の低減は膜
の機械的強度を低下させたり、更にガス拡散電極との接
合等の加工性・取扱い性を低下させるなどの問題が生じ
ていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決すべくなされたものであり、スルホン酸基を有する架
橋されたパーフルオロカーボン重合体からなるイオン交
換膜を用いることを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池を提供する。
決すべくなされたものであり、スルホン酸基を有する架
橋されたパーフルオロカーボン重合体からなるイオン交
換膜を用いることを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池を提供する。
【０００６】本発明で用いられるスルホン酸基を有する
架橋されたパーフルオロカーボン重合体としては、スル
ホン酸基を有するフルオロビニル化合物とパーフルオロ
オレフィンと、架橋部位となるオレフィンとを共重合し
た共重合体が好ましい。
架橋されたパーフルオロカーボン重合体としては、スル
ホン酸基を有するフルオロビニル化合物とパーフルオロ
オレフィンと、架橋部位となるオレフィンとを共重合し
た共重合体が好ましい。
【０００７】上記スルホン酸基を有するフルオロオレフ
ィンとしては、種々のものが広く採用されるが、好適な
ものとして一般式ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣＦ2 ＣＦＸ）m −
Ｏp−（ＣＦ2 ）n −Ａ［ここでｍ＝０〜３、ｎ＝０〜
１２、ｐ＝０又は１、Ｘ＝Ｆ又はＣＦ3 、Ａ＝スルホン
酸型官能基］で表されるフルオロオレフィンである。そ
の具体例として化１の化合物などがあげられる。なお、
本明細書では、−Ｃ3Ｆ6 −は−ＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ）
−を示す。
ィンとしては、種々のものが広く採用されるが、好適な
ものとして一般式ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣＦ2 ＣＦＸ）m −
Ｏp−（ＣＦ2 ）n −Ａ［ここでｍ＝０〜３、ｎ＝０〜
１２、ｐ＝０又は１、Ｘ＝Ｆ又はＣＦ3 、Ａ＝スルホン
酸型官能基］で表されるフルオロオレフィンである。そ
の具体例として化１の化合物などがあげられる。なお、
本明細書では、−Ｃ3Ｆ6 −は−ＣＦ2 ＣＦ（ＣＦ3 ）
−を示す。
【０００８】
【化１】ＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2)1-9 ＳＯ2 Ｆ ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ3 Ｆ6 Ｏ（ＣＦ2)1-8 ＳＯ2 Ｆ ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)0-8 ＳＯ2 Ｆ ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)1-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 Ｆ
【０００９】また、共重合されるパーフルオロオレフィ
ンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロ
プロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、ク
ロロトリフルオロエチレンなどがあげられるが、通常、
テトラフルオロエチレンが好ましく採用される。
ンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロ
プロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、ク
ロロトリフルオロエチレンなどがあげられるが、通常、
テトラフルオロエチレンが好ましく採用される。
【００１０】架橋部位となるオレフィンとしてはフルオ
ロオレフィン類が好ましく、その具体例として、次の３
種のものが例示される。第１に、ビニル基を２個含有す
るパーフルオロオレフィンとして、化２の化合物などが
あげられる。
ロオレフィン類が好ましく、その具体例として、次の３
種のものが例示される。第１に、ビニル基を２個含有す
るパーフルオロオレフィンとして、化２の化合物などが
あげられる。
【００１１】
【化２】ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2)2-8 ＯＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)1-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2(ＯＣ3 Ｆ
6)1-5 ＯＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ3 Ｆ6 Ｏ（ＣＦ2)1-8 ＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)1-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＣＦ＝Ｃ
Ｆ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)0-5 ＯＣＦ2 ＣＦ＝ＣＦＣＦ
3 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)0-6 ＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)0-5 ＣＦ＝ＣＦＣＦ3
6)1-5 ＯＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ3 Ｆ6 Ｏ（ＣＦ2)1-8 ＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)1-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＣＦ＝Ｃ
Ｆ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)0-5 ＯＣＦ2 ＣＦ＝ＣＦＣＦ
3 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)0-6 ＣＦ＝ＣＦ2 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)0-5 ＣＦ＝ＣＦＣＦ3
【００１２】第２に、臭素を含有するパーフルオロオレ
フィンとして、化３の化合物などがあげられる。
フィンとして、化３の化合物などがあげられる。
【００１３】
【化３】ＣＦ2 ＝ＣＦＢｒ ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＣＦ2)1-5 Ｂｒ ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)0-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2 Ｂｒ
【００１４】第３に、カルボン酸基を含有するパーフル
オロオレフィンとして、化４の化合物などがあげられ
る。
オロオレフィンとして、化４の化合物などがあげられ
る。
【００１５】
【化４】ＣＦ2 ＝ＣＦＣＯ2 ＣＨ3 ＣＦ2 ＝ＣＦＯ（ＣＦ2)1-5 ＣＯ2 ＣＨ3 ＣＦ2 ＝ＣＦ（ＯＣ3 Ｆ6)1-5 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＣＦ2 Ｃ
Ｏ2 ＣＨ3
Ｏ2 ＣＨ3
【００１６】パーフルオロカーボン重合体中のスルホン
酸基の濃度すなわちイオン交換容量としては０．５〜
２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂の範囲のものが用いられる
が、これより小さい場合には膜の電気抵抗が大きくな
り、一方、これより大きい場合には膜の機械的強度が不
十分となる。より好ましくは０．７〜１．８ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂のものが用いられる。
酸基の濃度すなわちイオン交換容量としては０．５〜
２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂の範囲のものが用いられる
が、これより小さい場合には膜の電気抵抗が大きくな
り、一方、これより大きい場合には膜の機械的強度が不
十分となる。より好ましくは０．７〜１．８ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂のものが用いられる。
【００１７】一方、架橋部位となるオレフィンの含有量
は、重合体中他の成分に対し０．１〜５０モル％の範囲
で用いられる。これより小さい場合には架橋による機械
的強度の向上効果が少なく、これより大きい場合には架
橋された重合体が脆性となる。より好ましくは０．５〜
３０モル％の範囲が用いられる。
は、重合体中他の成分に対し０．１〜５０モル％の範囲
で用いられる。これより小さい場合には架橋による機械
的強度の向上効果が少なく、これより大きい場合には架
橋された重合体が脆性となる。より好ましくは０．５〜
３０モル％の範囲が用いられる。
【００１８】かかるパーフルオロカーボン重合体の製造
方法としては、通常、フルオロオレフィン重合体の製造
に用いられる乳化重合、溶液重合、懸濁重合、塊状重合
のいずれも好ましく採用される。
方法としては、通常、フルオロオレフィン重合体の製造
に用いられる乳化重合、溶液重合、懸濁重合、塊状重合
のいずれも好ましく採用される。
【００１９】該パーフルオロカーボン重合体の架橋方法
は、通常、高分子材料の架橋に用いられる方法である、
熱、放射線、電子線、光などが採用されるが、加熱架橋
法が装置の入手しやすさや取扱いの容易さなどで好まし
い。適用に際し、架橋反応を促進させるうえでラジカル
開始剤、架橋助剤を添加することが好ましい。
は、通常、高分子材料の架橋に用いられる方法である、
熱、放射線、電子線、光などが採用されるが、加熱架橋
法が装置の入手しやすさや取扱いの容易さなどで好まし
い。適用に際し、架橋反応を促進させるうえでラジカル
開始剤、架橋助剤を添加することが好ましい。
【００２０】上記架橋反応はスルホン酸基を含有するパ
ーフルオロカーボン重合体を膜状に成型した後適用され
るが、該重合体の製造時一部架橋を進行させ、成膜後十
分な条件下に更に架橋させる方法も採用される。
ーフルオロカーボン重合体を膜状に成型した後適用され
るが、該重合体の製造時一部架橋を進行させ、成膜後十
分な条件下に更に架橋させる方法も採用される。
【００２１】また、補強性の材料と複合化させる場合に
は、該材料へ上記モノマーを含浸後、ラジカル開始源の
存在下重合させる方法、該スルホン酸型パーフルオロカ
ーボン重合体溶液または分散液を該材料へ含浸、乾燥、
造膜させた後架橋を行うキャスティング法の他に、該パ
ーフルオロカーボン重合体を成膜後、該材料と溶融成形
した後架橋する方法なども適用される。
は、該材料へ上記モノマーを含浸後、ラジカル開始源の
存在下重合させる方法、該スルホン酸型パーフルオロカ
ーボン重合体溶液または分散液を該材料へ含浸、乾燥、
造膜させた後架橋を行うキャスティング法の他に、該パ
ーフルオロカーボン重合体を成膜後、該材料と溶融成形
した後架橋する方法なども適用される。
【００２２】該補強材として用いられるパーフルオロカ
ーボン重合体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、
パーフルオロアルコキシビニルエーテルの如きパーフル
オロオレフィンの単独又は共重合体であり、具体例とし
てはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（Ｆ
ＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロプ
ロピルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフル
オロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフル
オロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、ポリ
パーフルオロブテニルビニルエーテルなどがあげられる
が、特にＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡが安価であり好まし
い。
ーボン重合体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、
パーフルオロアルコキシビニルエーテルの如きパーフル
オロオレフィンの単独又は共重合体であり、具体例とし
てはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（Ｆ
ＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロプ
ロピルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフル
オロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフル
オロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール、ポリ
パーフルオロブテニルビニルエーテルなどがあげられる
が、特にＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡが安価であり好まし
い。
【００２３】かかる重合体はフィブリル状、織布状、不
織布状及び多孔体の形態でスルホン酸型パーフルオロカ
ーボン重合体膜の補強材とされる。
織布状及び多孔体の形態でスルホン酸型パーフルオロカ
ーボン重合体膜の補強材とされる。
【００２４】本発明のスルホン酸型パーフルオロカーボ
ン重合体の膜は通常の手法に従ってガス拡散電極を密着
させ、次いで集電体で挟み燃料電池を組み立てる。ガス
拡散電極は通常白金触媒微粒子を坦持させた導電性のカ
ーボンブラック粉末をＰＴＦＥなどの疎水性樹脂結着材
で保持させた多孔質体のシートよりなるが、該多孔質体
がスルホン酸型パーフルオロカーボン重合体や該重合体
で被覆された微粒子を含んでいてもよい。
ン重合体の膜は通常の手法に従ってガス拡散電極を密着
させ、次いで集電体で挟み燃料電池を組み立てる。ガス
拡散電極は通常白金触媒微粒子を坦持させた導電性のカ
ーボンブラック粉末をＰＴＦＥなどの疎水性樹脂結着材
で保持させた多孔質体のシートよりなるが、該多孔質体
がスルホン酸型パーフルオロカーボン重合体や該重合体
で被覆された微粒子を含んでいてもよい。
【００２５】ガス拡散電極とスルホン酸型パーフルオロ
カーボン重合体とは加熱プレス法等により密着される。
その際、ガス拡散電極へスルホン酸型パーフルオロカー
ボン重合体溶液又は分散液を予め塗布しておき、該電極
と膜との密着性を向上する方法も用いられる。
カーボン重合体とは加熱プレス法等により密着される。
その際、ガス拡散電極へスルホン酸型パーフルオロカー
ボン重合体溶液又は分散液を予め塗布しておき、該電極
と膜との密着性を向上する方法も用いられる。
【００２６】集電体は燃料ガス又は酸化剤ガスの通路と
なる溝が形成され、導電性カーボン板等が用いられる。
なる溝が形成され、導電性カーボン板等が用いられる。
【００２７】水素ガス燃料電池では、陽極側に水素ガス
が供給され、陰極側には酸素あるいは空気が供給され
る。反応は化５で示され、化学エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。
が供給され、陰極側には酸素あるいは空気が供給され
る。反応は化５で示され、化学エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。
【００２８】
【化５】陰極：Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋２ｅ- 陽極：１／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏ
【００２９】
［実施例１］特開平２−８８６４５号公報に記載されて
いる方法に準拠して、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ
Ｃ3 Ｆ6 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 ＦとＣＦ2 ＝ＣＦＯ（Ｃ
Ｆ2)3ＣＯ2 ＣＨ3 （モル比８２／１６／２）との３元
共重合体を得た。この共重合体を２２０℃で押し出し、
ペレットを得た。ついで２２０℃で押し出し成形し、厚
さ８０μｍのフィルムを作成した。該フィルムをジメチ
ルスルホキシド３０重量％、苛性カリ１５重量％の水溶
液中で加水分解を行い、水洗した後、膜の四辺を専用治
具で固定した後、６０℃で１時間乾燥した。次いで１８
０℃で２時間加熱した後、１Ｎの塩酸に該膜を浸漬、水
洗した。
いる方法に準拠して、ＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯ
Ｃ3 Ｆ6 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ2 ＦとＣＦ2 ＝ＣＦＯ（Ｃ
Ｆ2)3ＣＯ2 ＣＨ3 （モル比８２／１６／２）との３元
共重合体を得た。この共重合体を２２０℃で押し出し、
ペレットを得た。ついで２２０℃で押し出し成形し、厚
さ８０μｍのフィルムを作成した。該フィルムをジメチ
ルスルホキシド３０重量％、苛性カリ１５重量％の水溶
液中で加水分解を行い、水洗した後、膜の四辺を専用治
具で固定した後、６０℃で１時間乾燥した。次いで１８
０℃で２時間加熱した後、１Ｎの塩酸に該膜を浸漬、水
洗した。
【００３０】〈強度測定〉この膜を９０℃の純水中に浸
漬した後、引張り強度を測定したところ、引張り強度
２．２ｋｇ／ｍｍ2 であった。
漬した後、引張り強度を測定したところ、引張り強度
２．２ｋｇ／ｍｍ2 であった。
【００３１】〈膜抵抗測定〉この膜を１Ｍの硫酸に２５
℃、２４時間浸漬した後、交流比抵抗を測定した。電解
液は１Ｍの硫酸であり、白金製の電極を用いた。有効膜
面積は１．８７ｃｍ2 であり、測定温度は２５℃に設定
した。横河ヒューレットパッカード社のＬＣＲメータを
用いて測定したところ、交流比抵抗１２．５Ωｃｍであ
った。
℃、２４時間浸漬した後、交流比抵抗を測定した。電解
液は１Ｍの硫酸であり、白金製の電極を用いた。有効膜
面積は１．８７ｃｍ2 であり、測定温度は２５℃に設定
した。横河ヒューレットパッカード社のＬＣＲメータを
用いて測定したところ、交流比抵抗１２．５Ωｃｍであ
った。
【００３２】［比較例１］特開平２−８８６４５号公報
に記載されている方法に準拠し、イオン交換容量１．０
ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である、ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ3 Ｆ6
Ｏ（ＣＦ2 ）2 ＳＯ2 Ｆ、テトラフルオロエチレンの繰
り返し単位を有する共重合体をそれぞれ得た。この共重
合体を２２０℃で押し出し成形し、厚さ８０μｍの押し
出しフィルムを作成し、１８０℃での加熱を除く以外は
実施例１と同様な処理を施し、強度測定及び膜抵抗測定
を実施したところ、引張り強度１．９ｋｇ／ｍｍ2 、交
流比抵抗１２．６Ωｃｍであった。
に記載されている方法に準拠し、イオン交換容量１．０
ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である、ＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ3 Ｆ6
Ｏ（ＣＦ2 ）2 ＳＯ2 Ｆ、テトラフルオロエチレンの繰
り返し単位を有する共重合体をそれぞれ得た。この共重
合体を２２０℃で押し出し成形し、厚さ８０μｍの押し
出しフィルムを作成し、１８０℃での加熱を除く以外は
実施例１と同様な処理を施し、強度測定及び膜抵抗測定
を実施したところ、引張り強度１．９ｋｇ／ｍｍ2 、交
流比抵抗１２．６Ωｃｍであった。
【００３３】〈溶解性試験〉実施例１及び比較例１で得
たフィルムをそれぞれ水／エタノール（５０／５０重量
比）の液中に浸漬し、加圧下２５０℃で１時間加熱した
結果、比較例１のフィルムは溶解したのに対し、実施例
１のフィルムは膨潤するが溶解しなかった。
たフィルムをそれぞれ水／エタノール（５０／５０重量
比）の液中に浸漬し、加圧下２５０℃で１時間加熱した
結果、比較例１のフィルムは溶解したのに対し、実施例
１のフィルムは膨潤するが溶解しなかった。
【００３４】［実施例２］実施例１で製造した陽イオン
交換膜を用いた燃料電池の特性を評価した。白金触媒微
粒子を坦持させたカーボンブラック粉末にポリテトラフ
ルオロエチレンを混入し、ロールプレスを用いて厚さ２
５０μｍのシート状のガス拡散電極を作製した。上記２
枚のガス拡散電極の間に実施例１で用いた同一の陽イオ
ン交換膜を挿入し平板熱プレス機を用いて積層すること
により膜電極接合体を作製した。膜電極接合体の白金触
媒量は膜面積１ｃｍ2 当たり１ｍｇであった。
交換膜を用いた燃料電池の特性を評価した。白金触媒微
粒子を坦持させたカーボンブラック粉末にポリテトラフ
ルオロエチレンを混入し、ロールプレスを用いて厚さ２
５０μｍのシート状のガス拡散電極を作製した。上記２
枚のガス拡散電極の間に実施例１で用いた同一の陽イオ
ン交換膜を挿入し平板熱プレス機を用いて積層すること
により膜電極接合体を作製した。膜電極接合体の白金触
媒量は膜面積１ｃｍ2 当たり１ｍｇであった。
【００３５】次に、膜電極接合体をチタン製の集電体、
ＰＴＦＥ製のガス供給室、モーターの順番で両側からは
さみ、有効膜面積９ｃｍ2 の燃料電池を組み上げた。セ
ルの温度を８０℃に保ち、正極に酸素、負極に水素をそ
れぞれ５気圧で供給したときの電流密度に対する端子電
圧を測定したところ、電流密度１Ａ／ｃｍ2 でセル電圧
０．６０Ｖであった。
ＰＴＦＥ製のガス供給室、モーターの順番で両側からは
さみ、有効膜面積９ｃｍ2 の燃料電池を組み上げた。セ
ルの温度を８０℃に保ち、正極に酸素、負極に水素をそ
れぞれ５気圧で供給したときの電流密度に対する端子電
圧を測定したところ、電流密度１Ａ／ｃｍ2 でセル電圧
０．６０Ｖであった。
【００３６】［比較例２］比較例１で用いた同一の陽イ
オン交換膜に対し、実施例２と同様な方法により燃料電
池を組み上げた後、同様な条件下で電流密度に対する端
子電圧を測定したところ、電流密度１Ａ／ｃｍ2 でセル
電圧０．６０Ｖと同等であった。
オン交換膜に対し、実施例２と同様な方法により燃料電
池を組み上げた後、同様な条件下で電流密度に対する端
子電圧を測定したところ、電流密度１Ａ／ｃｍ2 でセル
電圧０．６０Ｖと同等であった。
【００３７】
【発明の効果】本発明は固体高分子電解質型燃料電池の
隔膜として、スルホン酸基を含有する架橋されたパーフ
ルオロカーボン重合体を用いるが、架橋により膜の機械
的強度が向上し、膜厚を薄くすることが可能となり、オ
ーム損が低減し、電池特性が向上する。
隔膜として、スルホン酸基を含有する架橋されたパーフ
ルオロカーボン重合体を用いるが、架橋により膜の機械
的強度が向上し、膜厚を薄くすることが可能となり、オ
ーム損が低減し、電池特性が向上する。
【００３８】また、高イオン交換容量であっても水への
膨潤度を低減できることから、プラス極への水素ガスの
透過が阻止され、電位を低下させる副反応も抑制される
という効果も有する。
膨潤度を低減できることから、プラス極への水素ガスの
透過が阻止され、電位を低下させる副反応も抑制される
という効果も有する。
Claims (4)
- 【請求項１】スルホン酸基を有する架橋されたパーフル
オロカーボン重合体からなるイオン交換膜を用いること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】イオン交換膜の膜厚が３０〜３００μｍで
ある請求項１記載の燃料電池。 - 【請求項３】パーフルオロカーボン重合体が炭素−炭素
間の共有結合で架橋された請求項１記載の燃料電池。 - 【請求項４】架橋されたパーフルオロカーボン重合体の
基本骨格がＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2＝ＣＦ（ＯＣＦ2 Ｃ
ＦＸ）m −Ｏp −（ＣＦ2 ）n Ａ［ここでｍ＝０〜３、
ｎ＝０〜１２、ｐ＝０又は１、Ｘ＝Ｆ又はＣＦ3 、Ａ＝
スルホン型官能基］との共重合体である請求項１記載の
燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085340A JPH06275301A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085340A JPH06275301A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275301A true JPH06275301A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13855929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5085340A Pending JPH06275301A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275301A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003217343A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Toyobo Co Ltd | 熱架橋性高分子固体電解質、高分子固体電解質膜及びその製造方法 |
| WO2009083451A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Solvay Solexis S.P.A. | Addition reaction to fluoroallylfluorosulfate |
| US7582373B2 (en) | 2001-11-15 | 2009-09-01 | Jgc Catalysts And Chemicals Ltd. | Electrolyte film and fuel cell |
| US7927756B2 (en) | 2004-02-23 | 2011-04-19 | Fujitsu Limited | Redox fuel cell using methanol |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5085340A patent/JPH06275301A/ja active Pending
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| JP4501052B2 (ja) * | 2002-01-24 | 2010-07-14 | 東洋紡績株式会社 | 熱架橋性高分子固体電解質、高分子固体電解質膜及びその製造方法 |
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| US8268947B2 (en) | 2007-12-28 | 2012-09-18 | Solvay Solexis S.P.A. | Addition reaction to fluoroallylfluorosulfate |
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