JPH08249923A - プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子 - Google Patents
プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子Info
- Publication number
- JPH08249923A JPH08249923A JP7047432A JP4743295A JPH08249923A JP H08249923 A JPH08249923 A JP H08249923A JP 7047432 A JP7047432 A JP 7047432A JP 4743295 A JP4743295 A JP 4743295A JP H08249923 A JPH08249923 A JP H08249923A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acid
- proton conductor
- proton
- conductivity
- ionic conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on an electrochromic effect
- G02F1/1514—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
- G02F1/1523—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
- G02F1/1524—Transition metal compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
- H01M6/185—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with oxides, hydroxides or oxysalts as solid electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プロトン伝導性に優れ、乾燥雰囲気下でもプ
ロトン伝導性の低下がなく、加工性に優れたプロトン伝
導体を得る。 【構成】 酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体とする
化合物、および熱可塑性エラストマーよりなるプロトン
伝導体。
ロトン伝導性の低下がなく、加工性に優れたプロトン伝
導体を得る。 【構成】 酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体とする
化合物、および熱可塑性エラストマーよりなるプロトン
伝導体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロトンを伝導イオン
種とするプロトン伝導体、およびプロトン伝導体を用い
た燃料電池などの電気化学素子に関する。
種とするプロトン伝導体、およびプロトン伝導体を用い
た燃料電池などの電気化学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体中をイオンが移動する物質は、電池
をはじめとする電気化学素子を構成する材料として精力
的に研究されており、現在Ｌｉ+、Ａｇ+、Ｃｕ+、Ｈ+、
Ｆ-など様々な伝導イオン種のイオン伝導体が見いださ
れている。中でもプロトン（Ｈ+）を伝導イオン種とす
るものは、下記に示すように燃料電池、エレクトロクロ
ミック表示素子など様々な電気化学素子への応用が期待
されている。水素を燃料とした燃料電池では、以下の式
（１）の反応が生じる。この反応により生成したプロト
ンは、電解質中を移動し、空気極で式（２）の反応によ
り消費される。すなわち、プロトン伝導体を電解質とし
て用いることにより、水素を燃料とする燃料電池を構成
することができることになる。
をはじめとする電気化学素子を構成する材料として精力
的に研究されており、現在Ｌｉ+、Ａｇ+、Ｃｕ+、Ｈ+、
Ｆ-など様々な伝導イオン種のイオン伝導体が見いださ
れている。中でもプロトン（Ｈ+）を伝導イオン種とす
るものは、下記に示すように燃料電池、エレクトロクロ
ミック表示素子など様々な電気化学素子への応用が期待
されている。水素を燃料とした燃料電池では、以下の式
（１）の反応が生じる。この反応により生成したプロト
ンは、電解質中を移動し、空気極で式（２）の反応によ
り消費される。すなわち、プロトン伝導体を電解質とし
て用いることにより、水素を燃料とする燃料電池を構成
することができることになる。
【０００３】
【化１】
【０００４】現在では、プロトン伝導体としてイオン交
換膜を用いた高分子固体電解質型燃料電池の開発が盛ん
に行われており、据置用電源、電気自動車用の電源など
への応用が期待されている。酸化タングステン、酸化モ
リブデンなどの遷移金属酸化物は、結晶格子中のイオン
サイトへのプロトンの出入りにより色の変化が生じる。
例えば、酸化タングステンは、淡黄色であるが、式
（３）で表される電気化学反応により、結晶格子中にプ
ロトンが挿入されることで青色を呈する。この反応が可
逆的に生じるため、遷移金属酸化物は、表示素子（エレ
クトロクロミック表示素子）あるいは調光ガラスの材料
となるが、その際には電解質としてプロトン導電性のも
のを用いることが必要である。
換膜を用いた高分子固体電解質型燃料電池の開発が盛ん
に行われており、据置用電源、電気自動車用の電源など
への応用が期待されている。酸化タングステン、酸化モ
リブデンなどの遷移金属酸化物は、結晶格子中のイオン
サイトへのプロトンの出入りにより色の変化が生じる。
例えば、酸化タングステンは、淡黄色であるが、式
（３）で表される電気化学反応により、結晶格子中にプ
ロトンが挿入されることで青色を呈する。この反応が可
逆的に生じるため、遷移金属酸化物は、表示素子（エレ
クトロクロミック表示素子）あるいは調光ガラスの材料
となるが、その際には電解質としてプロトン導電性のも
のを用いることが必要である。
【０００５】
【化２】
【０００６】以上のように、プロトン伝導体を電解質と
して用いることで様々な電気化学素子を構成することが
できる。このような電気化学素子を構成するために用い
られるプロトン伝導体は、室温付近で高いプロトン伝導
性を示すことが必要である。このようなプロトン伝導体
としては、ウラニルリン酸水和物やモリブドリン酸水和
物などの無機物、あるいはフッ化ビニル系高分子にパー
フルオロスルフォン酸を含む側鎖のついた高分子イオン
交換膜などの有機物が知られている。
して用いることで様々な電気化学素子を構成することが
できる。このような電気化学素子を構成するために用い
られるプロトン伝導体は、室温付近で高いプロトン伝導
性を示すことが必要である。このようなプロトン伝導体
としては、ウラニルリン酸水和物やモリブドリン酸水和
物などの無機物、あるいはフッ化ビニル系高分子にパー
フルオロスルフォン酸を含む側鎖のついた高分子イオン
交換膜などの有機物が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の無機プロトン伝
導体は、結晶水中のプロトンが伝導に寄与しているた
め、高温下では結晶水が脱離し、プロトン伝導性が低下
する課題があった。プロトン伝導体を応用して得られる
電気化学素子として、燃料電池は、据置用、電気自動車
用などの比較的大電流を発生するための電源としての用
途が有望視されており、そのためには大面積の固体電解
質層を構成する必要がある。また、エレクトロクロミッ
ク表示素子の利点の一つは、視野角の広さである。エレ
クトロクロミック表示素子は、液晶表示板のように偏光
板を用いないため、広い角度から認識することができ
る。この特性より、エレクトロクロミック素子は、液晶
表示素子などの他の表示素子に比べて、大面積の表示を
行う際に有効である。このような用途に使用するために
も、電解質層の大面積化は不可欠な技術となっている。
導体は、結晶水中のプロトンが伝導に寄与しているた
め、高温下では結晶水が脱離し、プロトン伝導性が低下
する課題があった。プロトン伝導体を応用して得られる
電気化学素子として、燃料電池は、据置用、電気自動車
用などの比較的大電流を発生するための電源としての用
途が有望視されており、そのためには大面積の固体電解
質層を構成する必要がある。また、エレクトロクロミッ
ク表示素子の利点の一つは、視野角の広さである。エレ
クトロクロミック表示素子は、液晶表示板のように偏光
板を用いないため、広い角度から認識することができ
る。この特性より、エレクトロクロミック素子は、液晶
表示素子などの他の表示素子に比べて、大面積の表示を
行う際に有効である。このような用途に使用するために
も、電解質層の大面積化は不可欠な技術となっている。
【０００８】無機質の物質を薄膜状に形成する方法とし
ては、蒸着法、キャスト法などが挙げられる。しかしな
がら、蒸着法による薄膜形成は、コストが高いものとな
る上に大面積の薄膜を得ることが困難である。キャスト
法は、プロトン伝導体を含むゾルを基板上にキャスト
し、ゲル化することで大面積のプロトン伝導性薄膜を得
る方法である。しかし、このような方法で得られる薄膜
には、溶媒が蒸発する際に形成される細孔が存在する。
その結果、例えばプロトン伝導体を燃料電池へ応用する
際には、燃料電池の活物質が水素ならびに酸素の気体で
あるため、これらの気体がプロトン伝導体ゲルの細孔を
通過してしまい、発電効率が低下する問題がある。
ては、蒸着法、キャスト法などが挙げられる。しかしな
がら、蒸着法による薄膜形成は、コストが高いものとな
る上に大面積の薄膜を得ることが困難である。キャスト
法は、プロトン伝導体を含むゾルを基板上にキャスト
し、ゲル化することで大面積のプロトン伝導性薄膜を得
る方法である。しかし、このような方法で得られる薄膜
には、溶媒が蒸発する際に形成される細孔が存在する。
その結果、例えばプロトン伝導体を燃料電池へ応用する
際には、燃料電池の活物質が水素ならびに酸素の気体で
あるため、これらの気体がプロトン伝導体ゲルの細孔を
通過してしまい、発電効率が低下する問題がある。
【０００９】このような課題を解決し、大面積の電解質
層を作製する一つの方法として、固体電解質粉末に熱可
塑性樹脂を加えて複合化する方法が提案されている。し
かしながら、先に述べた結晶水によりプロトン伝導が生
じる化合物を熱可塑性樹脂と複合化した場合には、結晶
水間でのプロトンのホッピング運動が熱可塑性樹脂によ
り阻害されるため、プロトン伝導性が低下する課題があ
った。イオン交換膜は、比較的容易に加工性に優れた大
面積の膜が得られる利点があるが、現在のところ高価な
ものであり、さらに低コストのプロトン伝導体の開発が
望まれていた。また、イオン交換樹脂は、含水量が高い
状態（数十％）でのみ高いイオン導電性を示すため、乾
燥するとプロトン伝導性が低下するという課題も有して
いた。本発明は、以上の課題を解決し、プロトン伝導性
に優れ、乾燥雰囲気下でもプロトン伝導性の低下のない
プロトン伝導体を提供することを目的とするものであ
る。また、本発明は、そのようなプロトン伝導体を用い
た電気化学素子を提供する。
層を作製する一つの方法として、固体電解質粉末に熱可
塑性樹脂を加えて複合化する方法が提案されている。し
かしながら、先に述べた結晶水によりプロトン伝導が生
じる化合物を熱可塑性樹脂と複合化した場合には、結晶
水間でのプロトンのホッピング運動が熱可塑性樹脂によ
り阻害されるため、プロトン伝導性が低下する課題があ
った。イオン交換膜は、比較的容易に加工性に優れた大
面積の膜が得られる利点があるが、現在のところ高価な
ものであり、さらに低コストのプロトン伝導体の開発が
望まれていた。また、イオン交換樹脂は、含水量が高い
状態（数十％）でのみ高いイオン導電性を示すため、乾
燥するとプロトン伝導性が低下するという課題も有して
いた。本発明は、以上の課題を解決し、プロトン伝導性
に優れ、乾燥雰囲気下でもプロトン伝導性の低下のない
プロトン伝導体を提供することを目的とするものであ
る。また、本発明は、そのようなプロトン伝導体を用い
た電気化学素子を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のプロトン伝導体
は、酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体とする化合
物、および熱可塑性エラストマーよりなるものである。
さらに、ブレーンステズ酸としては、リン酸あるいはそ
の誘導体を用いる。また、ブレーンステズ酸として、過
塩素酸あるいはその誘導体を用いる。また、酸化ケイ素
とブレーンステズ酸を主体とする化合物として、ゾル−
ゲル法により合成されたものを用いる。本発明の電気化
学素子は、上記のプロトン伝導体を用いる。
は、酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体とする化合
物、および熱可塑性エラストマーよりなるものである。
さらに、ブレーンステズ酸としては、リン酸あるいはそ
の誘導体を用いる。また、ブレーンステズ酸として、過
塩素酸あるいはその誘導体を用いる。また、酸化ケイ素
とブレーンステズ酸を主体とする化合物として、ゾル−
ゲル法により合成されたものを用いる。本発明の電気化
学素子は、上記のプロトン伝導体を用いる。
【００１１】
【作用】酸化ケイ素は、その表面末端基として−ＯＨ基
をもち、この−ＯＨ基のプロトンがイオン伝導に寄与す
る。この酸化ケイ素に、さらにブレーンステズ酸を加え
ることにより、ブレーンステズ酸が酸化ケイ素へのプロ
トンのドナーとして作用する。その結果、可動イオンの
濃度が高いものとなり、高いプロトン伝導性を示す。さ
らに、このようなプロトン伝導体表面に熱可塑性エラス
トマーを介在させることにより、−ＯＨ基と熱可塑性エ
ラストマーとの間に相互作用が生じ、その界面に良プロ
トン伝導層が形成される。この結果、高いイオン伝導性
を保ったまま、可撓性を有し加工性に富むプロトン伝導
体を得ることができる。
をもち、この−ＯＨ基のプロトンがイオン伝導に寄与す
る。この酸化ケイ素に、さらにブレーンステズ酸を加え
ることにより、ブレーンステズ酸が酸化ケイ素へのプロ
トンのドナーとして作用する。その結果、可動イオンの
濃度が高いものとなり、高いプロトン伝導性を示す。さ
らに、このようなプロトン伝導体表面に熱可塑性エラス
トマーを介在させることにより、−ＯＨ基と熱可塑性エ
ラストマーとの間に相互作用が生じ、その界面に良プロ
トン伝導層が形成される。この結果、高いイオン伝導性
を保ったまま、可撓性を有し加工性に富むプロトン伝導
体を得ることができる。
【００１２】これまでに知られている酸化ケイ素を用い
たプロトン伝導体としては、硫酸を表面に担持したシリ
カゲルが挙げられる。一方、本発明により得られるプロ
トン伝導体においては、ブレーンステズ酸の濃度により
−ＯＨ基による赤外線吸収スペクトルの位置に変化がみ
られる。このことより、本発明によるプロトン伝導体
は、単に酸を表面に担持しただけのものではなく、酸化
ケイ素とブレーンステズ酸が化合物を形成したものであ
ることがわかる。また、結晶水によりプロトン伝導が生
じる物質を用いた場合には、乾燥雰囲気下では結晶水を
失うことにより、プロトン伝導性が低下する。それに対
して、本発明によるプロトン伝導体においては、プロト
ン伝導は酸化ケイ素表面に結合した−ＯＨ基を中心に起
こっている。このように化学結合した−ＯＨ基は、乾燥
雰囲気下でも脱離しにくいため、プロトン伝導性の低下
はほとんど生じない。
たプロトン伝導体としては、硫酸を表面に担持したシリ
カゲルが挙げられる。一方、本発明により得られるプロ
トン伝導体においては、ブレーンステズ酸の濃度により
−ＯＨ基による赤外線吸収スペクトルの位置に変化がみ
られる。このことより、本発明によるプロトン伝導体
は、単に酸を表面に担持しただけのものではなく、酸化
ケイ素とブレーンステズ酸が化合物を形成したものであ
ることがわかる。また、結晶水によりプロトン伝導が生
じる物質を用いた場合には、乾燥雰囲気下では結晶水を
失うことにより、プロトン伝導性が低下する。それに対
して、本発明によるプロトン伝導体においては、プロト
ン伝導は酸化ケイ素表面に結合した−ＯＨ基を中心に起
こっている。このように化学結合した−ＯＨ基は、乾燥
雰囲気下でも脱離しにくいため、プロトン伝導性の低下
はほとんど生じない。
【００１３】また、リン酸あるいはその誘導体は、３価
のブレーンステズ酸であり、この酸を用いてプロトン伝
導体を合成した場合には、プロトン濃度が高いものとな
り、高いイオン伝導性を示すプロトン伝導体が得られ
る。このことから、ブレーンステズ酸としては、リン酸
あるいはその誘導体が特に好ましく用いられる。また、
過塩素酸は、プロトンドナーとしての作用が強いため、
酸化ケイ素に対するドーパントとしてこのブレーンステ
ズ酸を用いた場合、合成されたプロトン伝導体のプロト
ン伝導性が高いものとなる。このことより、ブレーンス
テズ酸としては過塩素酸が特に好ましく用いられる。
のブレーンステズ酸であり、この酸を用いてプロトン伝
導体を合成した場合には、プロトン濃度が高いものとな
り、高いイオン伝導性を示すプロトン伝導体が得られ
る。このことから、ブレーンステズ酸としては、リン酸
あるいはその誘導体が特に好ましく用いられる。また、
過塩素酸は、プロトンドナーとしての作用が強いため、
酸化ケイ素に対するドーパントとしてこのブレーンステ
ズ酸を用いた場合、合成されたプロトン伝導体のプロト
ン伝導性が高いものとなる。このことより、ブレーンス
テズ酸としては過塩素酸が特に好ましく用いられる。
【００１４】酸化ケイ素に結合した−ＯＨ基のほとんど
は、酸化ケイ素表面に存在する。ゾル−ゲル法により合
成された酸化ケイ素とブレーンステズ酸とを主体とする
化合物は、高表面積のものとなり、−ＯＨ基の密度が高
いものとなり、その結果、プロトン伝導性が優れたもの
となる。このことから、プロトン伝導体の合成法として
は、ゾル−ゲル法が好ましく用いられる。また、このよ
うにして得られたプロトン伝導体は、比較的容易に大面
積の薄膜状に形成することができるため、電気化学素子
用の電解質として好ましく用いられる。
は、酸化ケイ素表面に存在する。ゾル−ゲル法により合
成された酸化ケイ素とブレーンステズ酸とを主体とする
化合物は、高表面積のものとなり、−ＯＨ基の密度が高
いものとなり、その結果、プロトン伝導性が優れたもの
となる。このことから、プロトン伝導体の合成法として
は、ゾル−ゲル法が好ましく用いられる。また、このよ
うにして得られたプロトン伝導体は、比較的容易に大面
積の薄膜状に形成することができるため、電気化学素子
用の電解質として好ましく用いられる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明について実施例を用いて詳細に
説明する。 ［実施例１］本実施例においては、酸化ケイ素とブレー
ンステズ酸を主体とする化合物としてリン酸をドープし
たシリカゲルを、また熱可塑性エラストマーとしてスチ
レン−ブタジエン−スチレン共重合体の水添物スチレン
−エチレン−ブテン−スチレン共重合体（以下、SEBSで
表す）をそれぞれ用いて、プロトン伝導体を作製した実
施例について説明する。まず、リン酸をドープしたシリ
カゲルを以下の方法により合成した。シリカゲルを合成
するための出発物質としては、テトラエトキシシラン
（以下、TEOSで表す）を用い、エタノール中で希釈し
た。この時、TEOSとエタノールの混合比はモル比で１：
４となるようにした。この溶液に、さらにTEOSに対して
モル比で８の純水、TEOSに対してＨＣｌがモル比で０．
０１となる量の３．６ｗｔ％塩酸水溶液、およびTEOSに
対してモル比で０．０１のテトラエチルアンモニウムテ
トラフルオロボレートを加え、５分間攪拌した。その
後、８５ｗｔ％リン酸水溶液をTEOS:Ｈ3ＰＯ4＝１：
０．５となるよう加え、密閉容器中で３時間攪拌した。
次いで、５時間放置してゲル化した後、６０℃で２時間
減圧乾燥した。こうしてリン酸をドープしたシリカゲル
を得た。以上のようにして得たリン酸をドープしたシリ
カゲルを粉砕し、SEBSを溶解したトルエン中で攪拌し
た。ただし、シリカゲルとSEBSの比が重量比で２０：１
となるようにした。最後に、攪拌しつつトルエンを揮発
させ、プロトン伝導体を得た。
説明する。 ［実施例１］本実施例においては、酸化ケイ素とブレー
ンステズ酸を主体とする化合物としてリン酸をドープし
たシリカゲルを、また熱可塑性エラストマーとしてスチ
レン−ブタジエン−スチレン共重合体の水添物スチレン
−エチレン−ブテン−スチレン共重合体（以下、SEBSで
表す）をそれぞれ用いて、プロトン伝導体を作製した実
施例について説明する。まず、リン酸をドープしたシリ
カゲルを以下の方法により合成した。シリカゲルを合成
するための出発物質としては、テトラエトキシシラン
（以下、TEOSで表す）を用い、エタノール中で希釈し
た。この時、TEOSとエタノールの混合比はモル比で１：
４となるようにした。この溶液に、さらにTEOSに対して
モル比で８の純水、TEOSに対してＨＣｌがモル比で０．
０１となる量の３．６ｗｔ％塩酸水溶液、およびTEOSに
対してモル比で０．０１のテトラエチルアンモニウムテ
トラフルオロボレートを加え、５分間攪拌した。その
後、８５ｗｔ％リン酸水溶液をTEOS:Ｈ3ＰＯ4＝１：
０．５となるよう加え、密閉容器中で３時間攪拌した。
次いで、５時間放置してゲル化した後、６０℃で２時間
減圧乾燥した。こうしてリン酸をドープしたシリカゲル
を得た。以上のようにして得たリン酸をドープしたシリ
カゲルを粉砕し、SEBSを溶解したトルエン中で攪拌し
た。ただし、シリカゲルとSEBSの比が重量比で２０：１
となるようにした。最後に、攪拌しつつトルエンを揮発
させ、プロトン伝導体を得た。
【００１６】このようにして得たプロトン伝導体のイオ
ン導電率を以下の方法で測定した。プロトン伝導体２０
０ｍｇを直径１０ｍｍの円盤状ペレットに加圧成形し、
その両面に金箔を圧接して電気伝導度測定用の電極を形
成した。このようにして構成した電気化学セルを用い、
交流インピーダンス法により、室温においてこのプロト
ン伝導体の電気伝導度を測定した。その結果、イオン導
電率は２．９×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、こ
のプロトン伝導体を、乾燥剤として五酸化二リンを入れ
たデシケーター中に７日間保存し、その後電気伝導度を
測定したところ、伝導度の低下はほとんど観測されなか
った。以上のように本発明によると、高いイオン導電性
を示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプ
ロトン伝導体が得られることがわかった。
ン導電率を以下の方法で測定した。プロトン伝導体２０
０ｍｇを直径１０ｍｍの円盤状ペレットに加圧成形し、
その両面に金箔を圧接して電気伝導度測定用の電極を形
成した。このようにして構成した電気化学セルを用い、
交流インピーダンス法により、室温においてこのプロト
ン伝導体の電気伝導度を測定した。その結果、イオン導
電率は２．９×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、こ
のプロトン伝導体を、乾燥剤として五酸化二リンを入れ
たデシケーター中に７日間保存し、その後電気伝導度を
測定したところ、伝導度の低下はほとんど観測されなか
った。以上のように本発明によると、高いイオン導電性
を示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプ
ロトン伝導体が得られることがわかった。
【００１７】［実施例２］本実施例においては、ブレー
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えて過
塩素酸を用いてプロトン伝導体を合成した例について説
明する。実施例１と同様に、TEOSをエタノールで希釈し
たものに純水、塩酸を加え、さらに過塩素酸を加えた。
この時、TEOSとエタノール、純水、塩酸の量は、モル比
で１：８：４：０．０５となるようにした。この溶液
に、生成すると考えられる過塩素酸をドープしたシリカ
ゲルの重量に対し２０％の重量となるように過塩素酸を
加え、室温で３時間攪拌の後、５時間放置してゲル化
し、最後に６０℃で２時間減圧乾燥して、過塩素酸をド
ープしたシリカゲルを得た。このようにして得た過塩素
酸をドープしたシリカゲルに、SEBSとシリカゲルの重量
比が１：５０となるようにSEBSのトルエン溶液を加え、
攪拌しつつトルエンを揮発させ、プロトン伝導体を得
た。このようにして得たプロトン伝導体のイオン導電率
を実施例１と同様の方法で測定した。その結果、イオン
導電率は３．２×１０-2Ｓ／ｃｍの値を示した。また、
乾燥雰囲気下で保存した場合も導電率の低下は観測され
なかった。以上のように本発明によると、高いイオン導
電性を示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のな
いプロトン伝導体が得られることがわかった。
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えて過
塩素酸を用いてプロトン伝導体を合成した例について説
明する。実施例１と同様に、TEOSをエタノールで希釈し
たものに純水、塩酸を加え、さらに過塩素酸を加えた。
この時、TEOSとエタノール、純水、塩酸の量は、モル比
で１：８：４：０．０５となるようにした。この溶液
に、生成すると考えられる過塩素酸をドープしたシリカ
ゲルの重量に対し２０％の重量となるように過塩素酸を
加え、室温で３時間攪拌の後、５時間放置してゲル化
し、最後に６０℃で２時間減圧乾燥して、過塩素酸をド
ープしたシリカゲルを得た。このようにして得た過塩素
酸をドープしたシリカゲルに、SEBSとシリカゲルの重量
比が１：５０となるようにSEBSのトルエン溶液を加え、
攪拌しつつトルエンを揮発させ、プロトン伝導体を得
た。このようにして得たプロトン伝導体のイオン導電率
を実施例１と同様の方法で測定した。その結果、イオン
導電率は３．２×１０-2Ｓ／ｃｍの値を示した。また、
乾燥雰囲気下で保存した場合も導電率の低下は観測され
なかった。以上のように本発明によると、高いイオン導
電性を示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のな
いプロトン伝導体が得られることがわかった。
【００１８】［実施例３］本実施例においては、ブレー
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えてリ
ン酸誘導体の一つであるリンタングステン酸（Ｈ3ＰＷ
12Ｏ40・２９Ｈ2Ｏ）を用いてプロトン伝導体を合成した
例について説明する。リンタングステン酸をドープした
シリカゲルは、過塩素酸に代えてリンタングステン酸を
用いた以外は実施例２と同様の方法で合成した。ただ
し、TEOSとエタノール、純水、塩酸の混合溶液にリンタ
ングステン酸を加える際には、生成すると考えられるリ
ンモリブデン酸をドープしたシリカゲルの重量に対し、
リンタングステン酸の重量が４５％なるように加えた。
このようにして得たリンタングステン酸をドープしたシ
リカゲルに、SEBSとシリカゲルの重量比が１：７０とな
るようにSEBSのトルエン溶液を加え、攪拌しつつトルエ
ンを揮発させ、プロトン伝導体を得た。このようにして
得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の
方法で測定した。その結果、イオン導電率は２．１×１
０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。このように、本発明による
と、高いイオン導電性を示すプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えてリ
ン酸誘導体の一つであるリンタングステン酸（Ｈ3ＰＷ
12Ｏ40・２９Ｈ2Ｏ）を用いてプロトン伝導体を合成した
例について説明する。リンタングステン酸をドープした
シリカゲルは、過塩素酸に代えてリンタングステン酸を
用いた以外は実施例２と同様の方法で合成した。ただ
し、TEOSとエタノール、純水、塩酸の混合溶液にリンタ
ングステン酸を加える際には、生成すると考えられるリ
ンモリブデン酸をドープしたシリカゲルの重量に対し、
リンタングステン酸の重量が４５％なるように加えた。
このようにして得たリンタングステン酸をドープしたシ
リカゲルに、SEBSとシリカゲルの重量比が１：７０とな
るようにSEBSのトルエン溶液を加え、攪拌しつつトルエ
ンを揮発させ、プロトン伝導体を得た。このようにして
得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の
方法で測定した。その結果、イオン導電率は２．１×１
０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。このように、本発明による
と、高いイオン導電性を示すプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
【００１９】［実施例４］本実施例においては、ブレー
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えてリ
ン酸誘導体の一つであるリンモリブデン酸（Ｈ3ＰＭｏ
12Ｏ40・２９Ｈ2Ｏ）を用いた以外は、実施例３と同様の
方法でプロトン伝導体を合成した。合成したプロトン伝
導体のイオン導電率を実施例１と同様の方法で測定した
結果、イオン導電率は１．８×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示
した。このように、本発明によると、高いイオン導電性
を示すプロトン伝導体が得られることがわかった。
ンステズ酸として、実施例１で用いたリン酸に代えてリ
ン酸誘導体の一つであるリンモリブデン酸（Ｈ3ＰＭｏ
12Ｏ40・２９Ｈ2Ｏ）を用いた以外は、実施例３と同様の
方法でプロトン伝導体を合成した。合成したプロトン伝
導体のイオン導電率を実施例１と同様の方法で測定した
結果、イオン導電率は１．８×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示
した。このように、本発明によると、高いイオン導電性
を示すプロトン伝導体が得られることがわかった。
【００２０】［実施例５］本実施例においては、酸化ケ
イ素を生成する原材料として、実施例１で用いたTEOSに
代えてシリコンイソプロポキシドを用いた以外は、実施
例３と同様の方法でプロトン伝導体を合成した。得られ
たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の方
法で測定した結果、イオン導電率は１．５×１０-3Ｓ／
ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保存した場合
も導電率の低下は観測されなかった。以上のように本発
明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥雰囲気下で
もイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
イ素を生成する原材料として、実施例１で用いたTEOSに
代えてシリコンイソプロポキシドを用いた以外は、実施
例３と同様の方法でプロトン伝導体を合成した。得られ
たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の方
法で測定した結果、イオン導電率は１．５×１０-3Ｓ／
ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保存した場合
も導電率の低下は観測されなかった。以上のように本発
明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥雰囲気下で
もイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
【００２１】［実施例６］本実施例においては、熱可塑
性エラストマーであるSEBSの量を変化させた以外は実施
例１と同様の方法でプロトン伝導体を得た。リン酸をド
ープしたシリカゲルは実施例１と同様の方法で合成し
た。このシリカゲルにSEBSとシリカゲルの重量比が１：
５０となるようにSEBSのトルエン溶液を加え、攪拌しつ
つトルエンを揮発させ、プロトン伝導体を得た。このよ
うにして得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１
と同様の方法で測定した。その結果、イオン導電率は
４．７×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲
気下で保存した場合も導電率の低下は観測されなかっ
た。以上のように本発明によると、高いイオン導電性を
示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプロ
トン伝導体が得られることがわかった。
性エラストマーであるSEBSの量を変化させた以外は実施
例１と同様の方法でプロトン伝導体を得た。リン酸をド
ープしたシリカゲルは実施例１と同様の方法で合成し
た。このシリカゲルにSEBSとシリカゲルの重量比が１：
５０となるようにSEBSのトルエン溶液を加え、攪拌しつ
つトルエンを揮発させ、プロトン伝導体を得た。このよ
うにして得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１
と同様の方法で測定した。その結果、イオン導電率は
４．７×１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲
気下で保存した場合も導電率の低下は観測されなかっ
た。以上のように本発明によると、高いイオン導電性を
示し、乾燥雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプロ
トン伝導体が得られることがわかった。
【００２２】［実施例７］本実施例においては、熱可塑
性エラストマーとして、実施例１で用いたSEBSに代えて
水添スチレン−ブタジエン共重合体（日本合成ゴム株式
会社製、ＤＹＮＡＲＯＮ ０９００Ｐ）を用いた以外は
実施例１と同様の方法でプロトン伝導体を得た。このよ
うにして得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１
と同様の方法で測定した結果、イオン導電率は３．２×
１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保
存した場合も導電率の低下は観測されなかった。以上の
ように本発明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥
雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体
が得られることがわかった。
性エラストマーとして、実施例１で用いたSEBSに代えて
水添スチレン−ブタジエン共重合体（日本合成ゴム株式
会社製、ＤＹＮＡＲＯＮ ０９００Ｐ）を用いた以外は
実施例１と同様の方法でプロトン伝導体を得た。このよ
うにして得たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１
と同様の方法で測定した結果、イオン導電率は３．２×
１０-3Ｓ／ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保
存した場合も導電率の低下は観測されなかった。以上の
ように本発明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥
雰囲気下でもイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体
が得られることがわかった。
【００２３】［実施例８］本実施例においては、熱可塑
性エラストマーとして、実施例１で用いたSEBSに代えて
スチレン−ブタジエンブロック共重合体（日本合成ゴム
株式会社製、ＴＲ２０００）を用いた以外は実施例１と
同様の方法でプロトン伝導体を得た。このようにして得
たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の方
法で測定した結果、イオン導電率は２．５×１０-3Ｓ／
ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保存した場合
も導電率の低下は観測されなかった。以上のように本発
明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥雰囲気下で
もイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
性エラストマーとして、実施例１で用いたSEBSに代えて
スチレン−ブタジエンブロック共重合体（日本合成ゴム
株式会社製、ＴＲ２０００）を用いた以外は実施例１と
同様の方法でプロトン伝導体を得た。このようにして得
たプロトン伝導体のイオン導電率を実施例１と同様の方
法で測定した結果、イオン導電率は２．５×１０-3Ｓ／
ｃｍの値を示した。また、乾燥雰囲気下で保存した場合
も導電率の低下は観測されなかった。以上のように本発
明によると、高いイオン導電性を示し、乾燥雰囲気下で
もイオン伝導度の低下のないプロトン伝導体が得られる
ことがわかった。
【００２４】［実施例９］本実施例では、実施例１で得
たプロトン伝導体を用い、エレクトロクロミック表示素
子を構成した例について説明する。エレクトロクロミッ
ク表示素子の表示極４には酸化タングステン（ＷＯ3）
薄膜を用いた。図１に示すように、透明電極としてＩＴ
Ｏ層２をスパッタ蒸着法により表面に形成したガラス基
板１上に、酸化タングステン薄膜３を電子ビーム蒸着法
により形成した。また、対極８には以下の方法で得たプ
ロトンをドープした酸化タングステン（ＨxＷＯ3）薄膜
を用いた。まず、上記の表示極と同様にＩＴＯ電極６を
形成したガラス基板５上に酸化タングステン薄膜７を形
成した。このガラス基板を塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6）
水溶液中に浸漬し、水素気流中で乾燥させることによ
り、酸化タングステンをタングステンブロンズ（ＨxＷ
Ｏ3）とした。エレクトロクロミック表示素子の電解質
層９は以下の方法で形成した。まず、実施例１で得たリ
ン酸をドープしたシリカゲルにSEBSのトルエン溶液を加
えた。さらに、この電解質層は、エレクトロクロミック
表示素子の反射板も兼ねるので、白色に着色させるため
に、アルミナ粉末をシリカゲルに対して重量比で１０％
の割合で加えた。この混合物をスラリー状となるまで混
練し、ドクターブレード法により、先に得た表示極の表
面に５０μｍの厚さに塗布し電解質層とした。
たプロトン伝導体を用い、エレクトロクロミック表示素
子を構成した例について説明する。エレクトロクロミッ
ク表示素子の表示極４には酸化タングステン（ＷＯ3）
薄膜を用いた。図１に示すように、透明電極としてＩＴ
Ｏ層２をスパッタ蒸着法により表面に形成したガラス基
板１上に、酸化タングステン薄膜３を電子ビーム蒸着法
により形成した。また、対極８には以下の方法で得たプ
ロトンをドープした酸化タングステン（ＨxＷＯ3）薄膜
を用いた。まず、上記の表示極と同様にＩＴＯ電極６を
形成したガラス基板５上に酸化タングステン薄膜７を形
成した。このガラス基板を塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6）
水溶液中に浸漬し、水素気流中で乾燥させることによ
り、酸化タングステンをタングステンブロンズ（ＨxＷ
Ｏ3）とした。エレクトロクロミック表示素子の電解質
層９は以下の方法で形成した。まず、実施例１で得たリ
ン酸をドープしたシリカゲルにSEBSのトルエン溶液を加
えた。さらに、この電解質層は、エレクトロクロミック
表示素子の反射板も兼ねるので、白色に着色させるため
に、アルミナ粉末をシリカゲルに対して重量比で１０％
の割合で加えた。この混合物をスラリー状となるまで混
練し、ドクターブレード法により、先に得た表示極の表
面に５０μｍの厚さに塗布し電解質層とした。
【００２５】このようにして得た電解質層９を表面に形
成した表示極４に、先に得た対極８を電解質層を覆うよ
うにかぶせ、さらに減圧下でトルエンを揮発させた。そ
の断面図を図２に示す。さらに、端面を紫外線硬化樹脂
１０で接着封止し、エレクトロクロミック表示素子を得
た。１１および１２はそれぞれ表示極および対極のリー
ド端子である。このようにして得たエレクトロクロミッ
ク表示素子に、対極に対して表示極に−１Ｖの電圧を２
秒印加して表示極を着色し、その後＋１Ｖの電圧を２秒
間印加して消色する作動サイクル試験を行った。その結
果、１００００サイクル経過後も性能の低下がなく発色
・消色を行うことができた。以上のように本発明による
プロトン伝導体を用いることにより、エレクトロクロミ
ック表示素子が得られることがわかった。
成した表示極４に、先に得た対極８を電解質層を覆うよ
うにかぶせ、さらに減圧下でトルエンを揮発させた。そ
の断面図を図２に示す。さらに、端面を紫外線硬化樹脂
１０で接着封止し、エレクトロクロミック表示素子を得
た。１１および１２はそれぞれ表示極および対極のリー
ド端子である。このようにして得たエレクトロクロミッ
ク表示素子に、対極に対して表示極に−１Ｖの電圧を２
秒印加して表示極を着色し、その後＋１Ｖの電圧を２秒
間印加して消色する作動サイクル試験を行った。その結
果、１００００サイクル経過後も性能の低下がなく発色
・消色を行うことができた。以上のように本発明による
プロトン伝導体を用いることにより、エレクトロクロミ
ック表示素子が得られることがわかった。
【００２６】［実施例１０］本実施例では、実施例１で
得たプロトン伝導体を用い、図３で示した断面をもつ酸
水素燃料電池を構成した例について説明する。まず、実
施例１で得たリン酸をドープしたシリカゲルにSEBSのト
ルエン溶液を加えたものをスラリー状となるまで混練
し、ポリ４フッ化エチレン板上にドクターブレード法に
より５０μｍの厚さに塗布した。さらに、減圧下でトル
エンを揮発させた後、ポリ４フッ化エチレン板上より剥
がし、燃料電池用の電解質層を得た。ガス拡散電極とし
ては、ガス拡散電極（E-Tech社製、白金担持量０．３５
ｍｇ／ｃｍ2）を用いた。このガス拡散電極に上記の電
解質層を形成したものと同じシリカゲルを分散させたSE
BSのトルエン溶液を噴霧し、減圧下で乾燥させ電極とし
た。この電極２０、２１で上記の電解質層２２をはさ
み、１５０℃の温度でホットプレスすることで燃料電池
素子を構成した。
得たプロトン伝導体を用い、図３で示した断面をもつ酸
水素燃料電池を構成した例について説明する。まず、実
施例１で得たリン酸をドープしたシリカゲルにSEBSのト
ルエン溶液を加えたものをスラリー状となるまで混練
し、ポリ４フッ化エチレン板上にドクターブレード法に
より５０μｍの厚さに塗布した。さらに、減圧下でトル
エンを揮発させた後、ポリ４フッ化エチレン板上より剥
がし、燃料電池用の電解質層を得た。ガス拡散電極とし
ては、ガス拡散電極（E-Tech社製、白金担持量０．３５
ｍｇ／ｃｍ2）を用いた。このガス拡散電極に上記の電
解質層を形成したものと同じシリカゲルを分散させたSE
BSのトルエン溶液を噴霧し、減圧下で乾燥させ電極とし
た。この電極２０、２１で上記の電解質層２２をはさ
み、１５０℃の温度でホットプレスすることで燃料電池
素子を構成した。
【００２７】このようにして得た燃料電池素子を図３で
示したように、Ｈ2ガス導入孔２３、燃料室２４、Ｈ2ガ
ス排出孔２５をもつステンレス鋼製ブロック２９と、Ｏ
2ガス導入孔２６、酸素室２７、Ｏ2ガス排出孔２８をも
つステンレス鋼製ブロック３０とで挟み、全体を電気絶
縁性の繊維強化プラスチック製の締め付けロッド３１、
３２で締め、試験用の燃料電池とした。なお図３中、３
３はＨ2Ｏのドレイン、３４は負極端子、３５は正極端
子である。電池試験には、燃料極には３気圧に加圧した
水素を、また空気極には５気圧に加圧した空気をそれぞ
れ通じ、出力電流と電池電圧の関係を調べた。その結果
得られた電圧−電流曲線を図４に示す。４００ｍＡ／ｃ
ｍ2の電流を流した際も電池電圧は０．７Ｖの以上の電
圧を維持しており、本実施例により得られた燃料電池が
優れた高出力特性を示すことがわかった。以上のよう
に、本発明によるプロトン伝導体を用いることで、優れ
た特性の燃料電池が得られることがわかった。
示したように、Ｈ2ガス導入孔２３、燃料室２４、Ｈ2ガ
ス排出孔２５をもつステンレス鋼製ブロック２９と、Ｏ
2ガス導入孔２６、酸素室２７、Ｏ2ガス排出孔２８をも
つステンレス鋼製ブロック３０とで挟み、全体を電気絶
縁性の繊維強化プラスチック製の締め付けロッド３１、
３２で締め、試験用の燃料電池とした。なお図３中、３
３はＨ2Ｏのドレイン、３４は負極端子、３５は正極端
子である。電池試験には、燃料極には３気圧に加圧した
水素を、また空気極には５気圧に加圧した空気をそれぞ
れ通じ、出力電流と電池電圧の関係を調べた。その結果
得られた電圧−電流曲線を図４に示す。４００ｍＡ／ｃ
ｍ2の電流を流した際も電池電圧は０．７Ｖの以上の電
圧を維持しており、本実施例により得られた燃料電池が
優れた高出力特性を示すことがわかった。以上のよう
に、本発明によるプロトン伝導体を用いることで、優れ
た特性の燃料電池が得られることがわかった。
【００２８】なお、上記の実施例においては、熱可塑性
エラストマーとしてスチレン−エチレン−ブテン−スチ
レン共重合体、水添スチレン−ブタジエン共重合体、ス
チレン−ブタジエンブロック共重合体を用いた例につい
てのみ説明したが、他の熱可塑性エラストマーを用いた
場合も同様の効果が得られることはいうまでもなく、本
発明は熱可塑性エラストマーとしてこれら実施例に挙げ
た熱可塑性エラストマーに限定されるものではない。ま
た、実施例においては、ブレーンステズ酸としてリン
酸、過塩素酸などを用いたものについてのみ説明した
が、その他ホウ酸、ケイ酸あるいはこれらのブレーンス
テズ酸を複数種用いた場合も同様の効果が得られること
もいうまでもなく、本発明はブレーンステズ酸としてこ
れら実施例に挙げたブレーンステズ酸にのみ限定される
ものではない。また、実施例においては、プロトン伝導
体を用いた電気化学素子として、エレクトロクロミック
表示素子、燃料電池について説明したが、その他ｐＨセ
ンサーなどの実施例では説明しなかった電気化学素子を
構成することができることもいうまでもなく、本発明は
電気化学素子としてこれら実施例に挙げたものに限定さ
れるものではない。
エラストマーとしてスチレン−エチレン−ブテン−スチ
レン共重合体、水添スチレン−ブタジエン共重合体、ス
チレン−ブタジエンブロック共重合体を用いた例につい
てのみ説明したが、他の熱可塑性エラストマーを用いた
場合も同様の効果が得られることはいうまでもなく、本
発明は熱可塑性エラストマーとしてこれら実施例に挙げ
た熱可塑性エラストマーに限定されるものではない。ま
た、実施例においては、ブレーンステズ酸としてリン
酸、過塩素酸などを用いたものについてのみ説明した
が、その他ホウ酸、ケイ酸あるいはこれらのブレーンス
テズ酸を複数種用いた場合も同様の効果が得られること
もいうまでもなく、本発明はブレーンステズ酸としてこ
れら実施例に挙げたブレーンステズ酸にのみ限定される
ものではない。また、実施例においては、プロトン伝導
体を用いた電気化学素子として、エレクトロクロミック
表示素子、燃料電池について説明したが、その他ｐＨセ
ンサーなどの実施例では説明しなかった電気化学素子を
構成することができることもいうまでもなく、本発明は
電気化学素子としてこれら実施例に挙げたものに限定さ
れるものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プロトン
伝導性に優れ、かつ乾燥雰囲気下でのプロトン伝導性の
低下のないプロトン伝導体が得られる。また、このプロ
トン伝導体を用いることで、優れた特性の電気化学素子
を得ることができる。
伝導性に優れ、かつ乾燥雰囲気下でのプロトン伝導性の
低下のないプロトン伝導体が得られる。また、このプロ
トン伝導体を用いることで、優れた特性の電気化学素子
を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例におけるエレクトロクロミッ
ク表示素子の電極を示す縦断面図である。
ク表示素子の電極を示す縦断面図である。
【図２】同実施例におけるエレクトロクロミック表示素
子の縦断面図である。
子の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例における酸水素燃料電池の縦
断面図である。
断面図である。
【図４】同酸水素燃料電池の特性を示した電流−電圧曲
線である。
線である。
１、５ ガラス基板 ２、６ 透明電極層（ＩＴＯ層） ３、７ 酸化タングステン薄膜 ４ 表示極 ８ 対極 ９ 電解質層 １０ 封止樹脂 １１、１２ リード端子 ２０ 燃料極 ２１ 酸素極 ２２ 電解質層 ２３ Ｈ2ガス導入孔 ２４ 燃料室 ２５ Ｈ2ガス排出孔 ２６ Ｏ2ガス導入孔 ２７ 酸素室 ２８ Ｏ2ガス排出孔 ２９、３０ ブロック ３１、３２ 締め付けロッド ３３ ドレイン ３４ 負極端子 ３５ 正極端子
フロントページの続き (72)発明者 南 努 大阪府狭山市大野台２丁目７番１号 (72)発明者 辰巳砂 昌弘 大阪府堺市丈六445番31 (72)発明者 竹内 安正 東京都中央区築地２丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体と
する化合物、および熱可塑性エラストマーよりなること
を特徴とするプロトン伝導体。 - 【請求項２】 ブレーンステズ酸がリン酸あるいはその
誘導体である請求項１記載のプロトン伝導体。 - 【請求項３】 ブレーンステズ酸が過塩素酸あるいはそ
の誘導体である請求項１記載のプロトン伝導体。 - 【請求項４】 酸化ケイ素とブレーンステズ酸を主体と
する化合物が、ゾル−ゲル法により合成されたものであ
る請求項１記載のプロトン伝導体。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のプロト
ン伝導体を用いた電気化学素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04743295A JP3483644B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子 |
| US08/583,254 US5682261A (en) | 1995-03-07 | 1996-01-05 | Protonic conductor and electrochemical element using the same |
| EP96301344A EP0731519B1 (en) | 1995-03-07 | 1996-02-28 | Protonic conductor and electrochemical device using the same |
| DE69607671T DE69607671T2 (de) | 1995-03-07 | 1996-02-28 | Protonischer Leiter und seine Verwendung in eine elektrochemische Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04743295A JP3483644B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08249923A true JPH08249923A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3483644B2 JP3483644B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=12774999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04743295A Expired - Fee Related JP3483644B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5682261A (ja) |
| EP (1) | EP0731519B1 (ja) |
| JP (1) | JP3483644B2 (ja) |
| DE (1) | DE69607671T2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002324558A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Tdk Corp | シリカゲル電解質膜およびその製造方法、ならびに燃料電池 |
| JP2003157863A (ja) * | 2001-01-09 | 2003-05-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プロトン伝導性膜、その製造方法及びそれを用いた燃料電池 |
| WO2003102971A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Materiau poreux inorganique a surface modifiee et cellule electrochimique comprenant ledit materiau sous forme d'electrolyte |
| JP2004002114A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | イオン伝導体用シリカゲル及びイオン伝導体、並びに燃料電池及びリチウムイオン二次電池 |
| US6680138B1 (en) | 1999-09-17 | 2004-01-20 | Electrotechnical Laboratory (Agency Of Industrial Science And Technology) | Proton-conducting membrane, method for producing the same, and fuel cell using the same |
| JP2006059540A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ゾル状プロトン伝導性電解質及び燃料電池 |
| US7150930B2 (en) | 2001-09-03 | 2006-12-19 | Sony Corporation | Power supply system and operating method thereof |
| US7226683B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-06-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Proton conductor and method of producing the same |
| US7485391B2 (en) | 2001-01-18 | 2009-02-03 | Sony Corporation | Proton conductor, process for producing the same, and electrochemical device |
| JP2009514151A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー | 燃料電池システムを有する航空機 |
| US7829237B2 (en) | 2003-06-13 | 2010-11-09 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Proton conductive film, method for producing the same, and fuel cell using same |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6059943A (en) * | 1997-07-30 | 2000-05-09 | Lynntech, Inc. | Composite membrane suitable for use in electrochemical devices |
| US6495209B1 (en) | 1998-02-20 | 2002-12-17 | Lynntech, Inc. | Process of making a composite membrane |
| US6468684B1 (en) * | 1999-01-22 | 2002-10-22 | California Institute Of Technology | Proton conducting membrane using a solid acid |
| US7416803B2 (en) * | 1999-01-22 | 2008-08-26 | California Institute Of Technology | Solid acid electrolytes for electrochemical devices |
| DE10131919A1 (de) * | 2001-07-02 | 2003-01-30 | Basf Ag | Polymer-Elektrolyt-Membran für Brennstoffzellen |
| CN100428549C (zh) * | 2001-09-11 | 2008-10-22 | 积水化学工业株式会社 | 膜电极集合体、制备其的方法和使用其的聚合物电解质燃料电池 |
| US20030170521A1 (en) * | 2001-11-16 | 2003-09-11 | Zhengming Zhang | Proton exchange membrane (PEM) for a fuel cell |
| US7045231B2 (en) * | 2002-05-22 | 2006-05-16 | Protonetics International, Inc. | Direct hydrocarbon reforming in protonic ceramic fuel cells by electrolyte steam permeation |
| US7332237B2 (en) * | 2003-01-27 | 2008-02-19 | Protonetics International, Inc. | Stream reforming of solid carbon in protonic ceramic fuel cells |
| CA2520827A1 (en) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Proton conducting membrane, method for producing the same and fuel cell using the same |
| US7255949B2 (en) | 2004-05-25 | 2007-08-14 | Protonetics International, Inc. | Systems and methods to generate hydrogen and electrical power in a reversible compound fuel cell |
| US7534510B2 (en) * | 2004-09-03 | 2009-05-19 | The Gillette Company | Fuel compositions |
| US20060078765A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Laixia Yang | Nano-structured ion-conducting inorganic membranes for fuel cell applications |
| WO2007083483A1 (ja) | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 表示素子 |
| ATE456820T1 (de) | 2006-06-02 | 2010-02-15 | Konica Minolta Holdings Inc | Anzeigeelement |
| US8254012B2 (en) | 2006-06-15 | 2012-08-28 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Display element |
| JPWO2008023551A1 (ja) | 2006-08-22 | 2010-01-07 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 表示素子 |
| JP4998470B2 (ja) | 2006-09-08 | 2012-08-15 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 表示素子 |
| JP5003685B2 (ja) | 2006-11-08 | 2012-08-15 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 表示素子 |
| JP5056764B2 (ja) | 2006-12-21 | 2012-10-24 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 表示素子及びその駆動方法 |
| WO2008077391A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-07-03 | White Fox Technologies Ltd | Brennstoffzelle |
| US8064119B2 (en) | 2007-01-17 | 2011-11-22 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Display element and driving method thereof |
| EP2149816B1 (en) | 2007-05-25 | 2014-05-07 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Method of manufacturing an electrochromic display element |
| JP5104860B2 (ja) | 2007-06-08 | 2012-12-19 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 電気化学表示素子の製造方法及び電気化学表示素子 |
| WO2009136870A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-12 | Nanyang Technological University | Proton exchange membrane for fuel cell applications |
| GB2511494B (en) | 2013-03-04 | 2015-01-21 | Cumulus Energy Storage Ltd | Rechargeable copper-zinc cell |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4167457A (en) * | 1978-05-05 | 1979-09-11 | Giner, Inc. | Passive electrolytic separator |
| US4221044A (en) * | 1978-06-06 | 1980-09-09 | Rockwell International Corporation | Self-alignment of gate contacts at local or remote sites |
| JPS60263923A (ja) * | 1984-06-13 | 1985-12-27 | Toshiba Corp | エレクトロクロミツク表示素子 |
| JPH0411608A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プロトン伝導体 |
| US5541015A (en) * | 1992-05-12 | 1996-07-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Fuel cell using a separate gas cooling method |
-
1995
- 1995-03-07 JP JP04743295A patent/JP3483644B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-05 US US08/583,254 patent/US5682261A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-28 DE DE69607671T patent/DE69607671T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-28 EP EP96301344A patent/EP0731519B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6680138B1 (en) | 1999-09-17 | 2004-01-20 | Electrotechnical Laboratory (Agency Of Industrial Science And Technology) | Proton-conducting membrane, method for producing the same, and fuel cell using the same |
| JP2003157863A (ja) * | 2001-01-09 | 2003-05-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プロトン伝導性膜、その製造方法及びそれを用いた燃料電池 |
| US6864006B2 (en) | 2001-01-09 | 2005-03-08 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Proton-conducting membrane, method for producing the same, and fuel cell using the same |
| US7485391B2 (en) | 2001-01-18 | 2009-02-03 | Sony Corporation | Proton conductor, process for producing the same, and electrochemical device |
| JP2002324558A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Tdk Corp | シリカゲル電解質膜およびその製造方法、ならびに燃料電池 |
| US7150930B2 (en) | 2001-09-03 | 2006-12-19 | Sony Corporation | Power supply system and operating method thereof |
| WO2003102971A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Materiau poreux inorganique a surface modifiee et cellule electrochimique comprenant ledit materiau sous forme d'electrolyte |
| JP2004002114A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | イオン伝導体用シリカゲル及びイオン伝導体、並びに燃料電池及びリチウムイオン二次電池 |
| US7226683B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-06-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Proton conductor and method of producing the same |
| US7829237B2 (en) | 2003-06-13 | 2010-11-09 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Proton conductive film, method for producing the same, and fuel cell using same |
| JP2006059540A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ゾル状プロトン伝導性電解質及び燃料電池 |
| JP4552183B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2010-09-29 | 株式会社豊田中央研究所 | ゾル状プロトン伝導性電解質及び燃料電池 |
| JP2009514151A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー | 燃料電池システムを有する航空機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0731519B1 (en) | 2000-04-12 |
| EP0731519A3 (ja) | 1996-10-23 |
| DE69607671T2 (de) | 2000-11-23 |
| US5682261A (en) | 1997-10-28 |
| EP0731519A2 (en) | 1996-09-11 |
| JP3483644B2 (ja) | 2004-01-06 |
| DE69607671D1 (de) | 2000-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3483644B2 (ja) | プロトン伝導体およびプロトン伝導体を用いた電気化学素子 | |
| JP3535942B2 (ja) | プロトン伝導体および同プロトン伝導体を用いた電気化学素子 | |
| JP3655443B2 (ja) | リチウム電池 | |
| JP3886235B2 (ja) | プロトン伝導体および該プロトン伝導体を用いた電気化学素子 | |
| Zhang et al. | High-performance hybrid supercapacitors enabled by protected lithium negative electrode and “water-in-salt” electrolyte | |
| JP4280339B2 (ja) | 固体電解質成型体、電極成型体および電気化学素子 | |
| JP2943792B1 (ja) | プロトン伝導型ポリマー電池およびその製造方法 | |
| JP4697378B2 (ja) | ガス拡散性電極とその製造方法および導電性イオン伝導体並びに電気化学デバイス | |
| WO2003060925A1 (fr) | Gel conducteur de protons, conducteur de protons, et procedes de fabrication associes | |
| US7485391B2 (en) | Proton conductor, process for producing the same, and electrochemical device | |
| Tadanaga et al. | Inorganic–organic hybrid films from 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and orthophosphoric acid for medium temperature fuel cells | |
| Wang et al. | In situ gelation of aqueous sulfuric acid solution for fuel cells | |
| JP4140909B2 (ja) | プロトン伝導ゲル、プロトン伝導ゲルの製造方法及び水素酸素燃料電池用イオン交換ゲル | |
| JP2001143723A (ja) | 燃料電池用電解質及び燃料電池 | |
| JP2003297392A (ja) | プロトン伝導体及びその製造方法並びに燃料電池 | |
| Tadanaga et al. | Inorganic–organic hybrid films using epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane and orthophosphoric acid for PEFC operated at medium temperatures | |
| Zhu et al. | Facile fabrication of a highly-conductive hydrogel through filling with polyiodide | |
| JP2001118579A (ja) | 高分子電解質型燃料電池用電極触媒層の製造方法 | |
| JP4165867B2 (ja) | 酸素イオン伝導体及び酸素イオン伝導性固体電解質膜 | |
| RU2075799C1 (ru) | Композиционная смесь для приготовления пленочного твердого полимерного электролита | |
| JP2006120405A (ja) | プロトン伝導性固体高分子電解質膜および燃料電池 | |
| JP2006344484A (ja) | 燃料電池用電極及びこれを用いた燃料電池 | |
| JP2005197100A (ja) | プロトン伝導性材料およびその製造方法 | |
| JP2006286656A (ja) | 電気化学キャパシタ及び電気化学キャパシタの製造方法 | |
| JP2002170747A (ja) | 電気二重層コンデンサの導電剤及び電気二重層コンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |