KR101163243B1 - Fuel for fuel cell, fuel cell and application thereof - Google Patents

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쿠리타 고교 가부시키가이샤
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Abstract

연료 전지용 연료로서의 유기계 연료가, 포접 화합물 등의 고체형의 분자 화합물로 되어 있는 연료 전지용 연료. 이러한 분자 화합물은, 분자 화합물을 형성하는 화합물과 유기계 연료와의 접촉 반응에 의해 형성할 수 있으며, 액체의 유기계 연료를 고체형의 화합물로 변화시켜, 비교적 경량으로 또 안정적으로 유기계 연료를 저장할 수 있다. 이 분자 화합물로부터는 가열 등에 의해 용이하게 유기계 연료를 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급할 수 있다. 유기계 연료로 이루어지는 연료 전지용 연료의 취급성을 개선하는 동시에, 부식이나 연료의 동결, 크로스오버 등의 문제를 해결할 수 있다. A fuel cell fuel in which an organic fuel as a fuel cell fuel is a solid molecular compound such as a clathrate compound. Such a molecular compound can be formed by a contact reaction between a compound forming a molecular compound and an organic fuel, and the organic fuel in a liquid can be converted into a solid compound to store the organic fuel relatively lightly and stably. . From this molecular compound, an organic fuel can be easily discharged by heating or the like and supplied to the fuel electrode of the fuel cell. The handleability of the fuel cell fuel made of the organic fuel can be improved, and problems such as corrosion, freezing of fuel, crossover and the like can be solved.

Description

연료 전지용 연료와 연료 전지 및 그 응용{FUEL FOR FUEL CELL, FUEL CELL AND APPLICATION THEREOF}FUEL FOR FUEL CELL, FUEL CELL AND APPLICATION THEREOF}

본 발명(제1 양상)은, 연료 전지용 연료 및 그 공급 방법에 관한 것으로, 특히, 연료 전지에 사용하는 메탄올 등의 유기계 연료의 취급성이나 주변 기기의 부식, 전지 내에서의 크로스오버 등의 문제를 해결하여, 연료 전지의 발전 효율의 향상과 안정적인 운전을 도모하는 연료 전지용 연료와, 이 연료 전지용 연료를 연료 전지에 공급하는 방법에 관한 것이다. The present invention (first aspect) relates to a fuel for a fuel cell and a method of supplying the same, and in particular, problems such as handleability of organic fuels such as methanol used in the fuel cell, corrosion of peripheral devices, crossover in the battery, and the like. The present invention relates to a fuel cell fuel for improving fuel cell power generation efficiency and stable operation, and a method for supplying the fuel cell fuel to the fuel cell.

본 발명(제2 양상)은, 연료 전지용 연료 조성물 중의 연료 물질의 존재량 검지 방법에 관한 것으로, 특히, 연료 전지에 공급되는 메탄올 등의 연료 물질의 잔량을 간이하게 검지하는 방법에 관한 것이다.  The present invention (second aspect) relates to a method for detecting an amount of fuel substance present in a fuel composition for a fuel cell, and more particularly, to a method for easily detecting a residual amount of fuel substance such as methanol supplied to a fuel cell.

본 발명(제3 양상)은, 고체 전해질형 연료 전지용 연료, 고체 전해질형 연료 전지 및 그 사용 방법에 관한 것으로, 특히, 고체 전해질형 연료 전지에 있어서의 연료의 크로스오버를 억제할 수 있는 고체 전해질형 연료 전지용 연료와, 이 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 이용하는 고체 전해질형 연료 전지 및 그 사용 방법에 관한 것이다.  The present invention (third aspect) relates to a fuel for a solid electrolyte fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, and a method of using the same, and particularly, a solid electrolyte capable of suppressing crossover of fuel in a solid electrolyte fuel cell. A solid electrolyte fuel cell using the fuel for a fuel cell, the solid electrolyte fuel cell fuel, and a method of using the same.

본 발명(제4 양상)은, 연료 전지용 연료를 함유하는 연료 조성물로부터 비교적 간단하게 연료 전지용 연료를 방출시키는 방법에 관한 것이다.  The present invention (fourth aspect) relates to a method for releasing fuel for a fuel cell relatively simply from a fuel composition containing a fuel for a fuel cell.

고체 고분자 전해질형 연료 전지는, 퍼플루오로술폰산막 등의 고체 전해질막을 전해질로 하고, 이 막의 양면에 연료극 및 산화제극을 접합하여 구성되며, 애노드에 수소나 메탄올 등의 액체 유기 연료를, 캐소드에 산소를, 각각 공급하여 전기 화학 반응에 의해 발전하는 장치이다. A solid polymer electrolyte fuel cell is composed of a solid electrolyte membrane such as a perfluorosulfonic acid membrane as an electrolyte, and a fuel electrode and an oxidizing electrode are joined to both surfaces of the membrane, and a liquid organic fuel such as hydrogen or methanol is connected to the anode. It is an apparatus which supplies oxygen, respectively, and generate | generates by an electrochemical reaction.

연료 전지 중에서, 최근에는 다이렉트 메탄올형 연료 전지로 대표되는 것과 같은, 액체 유기 연료를 개질하지 않고서 연료극에 직접 공급하는 것이 활발히 개발되고 있다. 액체 유기 연료를 개질하지 않고서 연료극에 직접 공급하는 연료 전지는, 액체 유기 연료를 직접 연료극에 공급하는 구조이기 때문에, 개질기와 같은 장치를 필요로 하지 않는다. 그 때문에, 전지의 구성을 간단한 것으로 하는 동시에, 장치 전체를 소형화하는 것이 가능하다고 하는 이점을 갖고 있다. 수소 가스나 탄화수소 가스 등의 기체 연료와 비교하여, 연료의 액체 유기 연료는 용이하고 또 안전하게 운반 가능하다고 하는 이점도 갖고 있다. Among fuel cells, in recent years, supplying directly to a fuel electrode without reforming a liquid organic fuel, such as that represented by a direct methanol fuel cell, has been actively developed. The fuel cell which directly supplies the liquid organic fuel to the anode without reforming the liquid organic fuel does not require a device such as a reformer because it is a structure that directly supplies the liquid organic fuel to the anode. Therefore, it has the advantage that the structure of a battery can be made simple and the whole apparatus can be miniaturized. Compared with gaseous fuels, such as hydrogen gas and hydrocarbon gas, the liquid organic fuel of a fuel also has the advantage that it can transport easily and safely.

연료 전지에 있어서, 각 전극에서 일어나는 전기 화학 반응은, 애노드에서는, 메탄올을 이용한 경우, In a fuel cell, the electrochemical reaction occurring at each electrode is performed at the anode when methanol is used.

CH3OH+H20→6H++CO2+6e- [1] CH 3 OH + H 2 0 → 6H + + CO 2 + 6e - [1]

이며, 또한, 캐소드에서는, In addition, in the cathode,

3/2O2+6H++6e-→3H2O [2] 3 / 2O 2 + 6H + + 6e - → 3H 2 O [2]

이다. 이 반응을 일으키기 위해서, 양 전극은 촉매 물질이 담지된 탄소 미립자와 고체 고분자 전해질과의 혼합체로 구성되어 있다. to be. In order to cause this reaction, the positive electrode is composed of a mixture of carbon fine particles on which a catalyst material is supported and a solid polymer electrolyte.

이러한 고체 고분자 전해질형 연료 전지에 있어서, 연료로서 메탄올을 이용한 경우, 애노드(연료극)에 공급된 메탄올은 전극 중의 세공을 통과하여 촉매에 달하고, 촉매에 의해 메탄올이 분해되어, 상기 반응식 [1]의 반응에서 전자와 수소 이온을 생성한다. 수소 이온은 애노드 중의 전해질 및 양 전극 사이의 고체 전해질막을 지나 캐소드(산화제극)에 달하고, 캐소드에 공급된 산소 및 외부 회로로부터 유입되는 전자와 반응하여, 상기 반응식 [2]와 같이 물을 만든다. 한편, 메탄올에서 방출된 전자는 애노드 중의 촉매 담체를 지나 외부 회로로 도출되고, 외부 회로에서 캐소드로 유입된다. 이 결과, 외부 회로에서는 애노드에서 캐소드로 향하여 전자가 흘러 전력이 뽑아내어진다. In such a solid polymer electrolyte fuel cell, when methanol is used as the fuel, methanol supplied to the anode (fuel electrode) passes through pores in the electrode to reach the catalyst, and methanol is decomposed by the catalyst. The reaction produces electrons and hydrogen ions. Hydrogen ions pass through the solid electrolyte membrane between the electrolyte in the anode and the positive electrode to reach the cathode (oxidizing electrode), and react with oxygen supplied to the cathode and electrons flowing from an external circuit to form water as in Scheme [2]. On the other hand, electrons emitted from methanol are led to the external circuit through the catalyst carrier in the anode and flow into the cathode from the external circuit. As a result, electrons flow from the anode to the cathode and power is extracted.

이 메탄올을 연료로 하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지는, 휴대용 소형 연료 전지로서 적용할 수 있을 가능성이 높아, 최근, 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 등의 차세대 이차 전지로서 개발이 활발하게 이루어지고 있다.  The direct methanol fuel cell using methanol as a fuel has high possibility of being applied as a portable small fuel cell, and has been actively developed as a next-generation secondary battery such as a portable computer or a mobile phone.

일반적으로, 액체 유기 연료를 사용하는 연료 전지에 있어서는, 전해질로서 고체 고분자 이온 교환 수지로 이루어지는 고체 고분자 전해질막이 이용된다. 여기서, 연료 전지가 기능하기 위해서는, 애노드에서 발생한 수소 이온이 이 막 속을 연료극(애노드)에서 산화제극(캐소드)으로 이동할 필요가 있다. 이 수소 이온의 이동에는 물의 이동이 동반하는 것이 알려져 있으며, 상기 전해질막에는 일정한 수분이 포함되어 있을 필요가 있다.  In general, in a fuel cell using a liquid organic fuel, a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange resin is used as the electrolyte. Here, in order for the fuel cell to function, it is necessary for hydrogen ions generated at the anode to move in the membrane from the fuel electrode (anode) to the oxidizer electrode (cathode). It is known that the movement of hydrogen ions is accompanied by the movement of water, and the electrolyte membrane needs to contain a certain amount of water.

그러나, 물에 대하여 친화성이 높은 메탄올 등의 액체 유기 연료를 이용하는 경우, 상기 액체 유기 연료는 수분을 포함한 고체 고분자 전해질막으로 확산되고, 나아가서는, 산화제극까지 도달하는, 소위 크로스오버라 불리는 현상이 일어난다. 크로스오버는, 원래 연료극에 있어서 전자를 제공하여야 할 액체 유기 연료가 산화제극 측에 도달함으로써 산화되어 버려, 연료로서 유효하게 사용될 수 없게 되기 때문에, 전압이나 출력의 저하, 연료 효율의 저하를 야기한다. 메탄올 크로스오버는, 연료 중의 메탄올 농도가 높아질수록 현저하게 되기 때문에, 다이렉트 메탄올형 연료 전지에 있어서 고농도의 메탄올 연료를 사용하는 것은 곤란했다. However, when a liquid organic fuel such as methanol having a high affinity for water is used, the liquid organic fuel diffuses into a solid polymer electrolyte membrane containing water and further reaches a oxidizing electrode, a phenomenon called so-called crossover. This happens. The crossover causes the liquid organic fuel, which should originally provide electrons, to be oxidized by reaching the oxidizing electrode side, and thus cannot be effectively used as a fuel, resulting in a decrease in voltage, output, and fuel efficiency. . Since methanol crossover becomes more prominent as the methanol concentration in the fuel increases, it is difficult to use a high concentration of methanol fuel in a direct methanol fuel cell.

종래, 상기한 메탄올 크로스오버의 문제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 여러 가지 방법이 제안되어 있다.  Conventionally, the following various methods are proposed in order to solve the problem of the methanol crossover mentioned above.

[1] 애노드와 캐소드 사이의 전해질막이나 그 구조를 개량하는 방법(일본 특허 공개 평11-26005호 공보, 일본 특허 공개 2002-83612호 공보 등). [1] A method for improving the electrolyte membrane between the anode and the cathode and its structure (Japanese Patent Laid-Open No. 11-26005, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-83612, etc.).

[2] 액체 연료를 일단 기화기나 가열기를 이용하여 기화하여 애노드에 공급하는 방법(예컨대, 일본 특허 공개 2001-93541호 공보). [2] A method in which a liquid fuel is first vaporized using a vaporizer or a heater and supplied to the anode (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-93541).

[3] 메탄올을 다른 알콜류(이소프로판올; 일본 특허 공개 2003-217642호 공보)나 다른 유기계 연료(시클로파라핀류; 일본 특허 공개 2003-323896호 공보)로 바꾸는 방법. [3] A method of converting methanol into another alcohol (isopropanol; Japanese Patent Laid-Open No. 2003-217642) or another organic fuel (cycloparaffins; Japanese Patent Laid-Open No. 2003-323896).

[4] 액체 유기 연료에 당류나 알콜류 등을 배합하여, 연료 전지 내에서의 침투압을 이용하여 크로스오버를 억제하는 방법(일본 특허 공개 2004-39293호 공보). [4] A method of blending sugars, alcohols and the like with a liquid organic fuel and suppressing crossover by using a penetration pressure in a fuel cell (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-39293).

그러나, 상기 종래의 방법에서도, 메탄올 크로스오버에는 충분히 대응할 수 없어, 한층 더 개량이 요구되고 있다. However, even in the above conventional method, methanol crossover cannot be sufficiently coped, and further improvement is required.

또한, 메탄올을 연료로 하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지에서는, 메탄올 크로스오버뿐만 아니라, In addition, in a direct methanol fuel cell using methanol as a fuel, not only methanol crossover,

(1) 메탄올의 원액은 독극물 단속법의 극물에 상당하며, 위험물 제4류에 상당하는 등, 취급에는 충분한 주의가 필요하다; (1) Methanol is equivalent to the poison of the poison control method, and it is equivalent to the dangerous substance class 4, and sufficient care must be taken for handling;

(2) 메탄올은 액체이기 때문에, 액체 누설이 없는 밀폐성 높은 용기를 준비할 필요가 있다; (2) Since methanol is a liquid, it is necessary to prepare a highly sealed container without liquid leakage;

와 같은 메탄올의 취급상의 문제나, Problems in handling such as methanol,

(3) 발전 효율을 높이기 위해서 고농도의 메탄올 수용액을 사용하면, 연료 전지의 전극에 장해를 주거나, 주변 금속 재료를 부식시킨다; (3) The use of a high concentration of aqueous methanol solution to increase power generation efficiency may impair the electrodes of the fuel cell or corrode the surrounding metal materials;

등의 문제도 있다. 게다가, 다음과 같은 문제도 있다. There is also a problem. In addition, there are the following problems.

(4) 전술한 바와 같이, 메탄올 크로스오버는 메탄올 농도가 높아질수록 현저하게 되는 것, 메탄올의 원액은 독극물단속법의 극물에 상당하며, 또 위험물 제4류에 상당하는 등 취급에는 충분히 조심할 필요가 있는 연료라는 것, 고농도 메탄올에서는 부식 등의 문제가 있는 것 등의 이유에서, 메탄올을 연료로서 사용할 때는 통상 10~30 중량% 정도의 수용액으로서 사용하지만, 이러한 저농도의 메탄올 수용액이라면, 특히 한냉지에서 사용할 때에 동결의 문제가 있다. 이 경우에는, 연료로서는 사용할 수 없게 되기 때문에, 해동하고 나서 사용해야 한다. 또한, 동결시에 메탄올과 물의 농도 분포가 생겨나 버린다고 하는 문제도 있어, 이 농도 분포를 없애기 위해서, 동결된 연료를 완전히 해동하고, 그 후, 용기를 흔드는 등으로 균일 용액으로 만들고 나서 사용해야 하여, 취급이 번잡하다. (4) As described above, methanol crossover becomes more prominent as the methanol concentration increases, and the stock solution of methanol corresponds to the toxic substance of the poison control method, and corresponds to the fourth dangerous substance. In the case of fuel and high concentration methanol, there is a problem of corrosion or the like. When using methanol as a fuel, it is usually used as an aqueous solution of about 10 to 30% by weight. There is a problem of freezing. In this case, since it cannot be used as fuel, it must be used after thawing. In addition, there is a problem that a concentration distribution of methanol and water is generated during freezing. In order to eliminate this concentration distribution, the frozen fuel must be thawed completely and then used after making it into a homogeneous solution by shaking the container. This is troublesome.

메탄올 이외의 다른 유기계 연료라도 상기 (1)~(4)의 문제가 일어날 수 있는데, 종래에는 이들 문제는 해결되지 못한 채 그대로였다. Even with organic fuels other than methanol, the problems of (1) to (4) may occur, but these problems have not been solved conventionally.

또한, 종래에는, 연료 전지용 연료의 잔량을 간단하게 검지하는 방법이 없고, 이 때문에, 연료 전지용 연료가 전량 소비되기 전에 필요량의 연료를 준비하거나, 적절하게 보급하는 등, 연료를 적확하게 공급하는 것이 곤란했다.  In addition, conventionally, there is no method of simply detecting the remaining amount of fuel for fuel cells, and therefore, it is necessary to prepare the fuel accurately, such as preparing the required amount of fuel before supplying the entire amount of fuel for fuel cell, or supplying appropriately. It was difficult.

더욱이, 종래에는 다음과 같은 문제도 있었다. Moreover, the following problems also existed conventionally.

연료 전지의 연료로서 사용되는 수소나 메탄올은 위험성이 높고, 취급상의 문제가 많다. 이러한 연료를 안전하게 저장하는 방법으로서, 연료를 분자 화합물로 하는 방법(WO2004000857)이나, 폴리머에 흡수시켜 겔화시키는 방법(일본 특허 공개 2004-127659호 공보)이 보고되어 있다. 종래, 이들 연료 전지용 연료를 안정적인 조성물로 한 것으로부터, 연료 전지용 연료를 방출시키는 방법으로서는, 연료 조성물을 가열하여 연료를 방출시키는 것이 일반적이다. Hydrogen and methanol used as fuels for fuel cells have high risk and many handling problems. As a method of safely storing such a fuel, a method of making a fuel a molecular compound (WO2004000857), or a method of absorbing and gelling a polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-127659) has been reported. Conventionally, since these fuel cell fuels are made into a stable composition, as a method of releasing the fuel cell fuel, it is common to heat the fuel composition to release the fuel.

그러나, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물을 가열하여 연료를 방출시키기 위해서는, 가열을 위한 장치가 필요하게 되고, 또한 가열을 위한 큰 에너지가 필요하기 때문에, 공업적으로 유리한 방법이라고는 말할 수가 없어, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로부터, 보다 간편하게 연료를 방출시키는 방법이 요구되고 있었다. However, in order to heat the fuel composition containing the fuel for fuel cell to release the fuel, an apparatus for heating is required, and a large energy for heating is required, which cannot be said to be an industrially advantageous method. There has been a demand for a method for more easily releasing fuel from a fuel composition containing a fuel for fuel cell.

[본 발명의 목적][Object of the present invention]

(1) 제1 양상은, 유기계 연료로 이루어지는 연료 전지용 연료의 취급성을 개선하는 동시에, 부식이나 연료의 동결, 크로스오버 등의 문제를 해결하는 연료 전지용 연료 및 그 공급 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. (1) It is an object of the first aspect to provide a fuel cell fuel and a method of supplying the same, which improves the handleability of a fuel cell fuel made of an organic fuel and solves problems such as corrosion, freezing of fuel, crossover, and the like. do.

(2) 제2 양상은, 연료 전지용 연료의 잔량을 간단하게 검지할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. (2) It is an object of the second aspect to provide a method capable of easily detecting the remaining amount of fuel for fuel cells.

(3) 제3 양상은, 고체 전해질형 연료 전지에 있어서의 연료의 크로스오버를 억제하는 것이 가능한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 제공하여, 연료 전지의 고출력화, 고연료 효율화를 실현하는 것을 목적으로 한다. 제3 양상은 또한, 이러한 연료를 사용하는 고체 전해질형 연료 전지의 사용 방법 및 고체 전해질형 연료 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. (3) A third aspect of the present invention is to provide a fuel for a solid electrolyte fuel cell capable of suppressing crossover of fuel in a solid electrolyte fuel cell, thereby achieving high output and high fuel efficiency of the fuel cell. do. A third aspect also aims to provide a method of using a solid electrolyte fuel cell and a solid electrolyte fuel cell using such a fuel.

(4) 제4 양상은, 가열 장치나 가열 에너지를 필요로 하지 않고서, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로부터 연료 전지용 연료를 용이하게 방출시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. (4) It is an object of the fourth aspect to provide a method for easily releasing fuel for fuel cells from a fuel composition containing fuel for fuel cells without requiring a heating device or heating energy.

[본 발명의 요지]SUMMARY OF THE INVENTION

<1> 제1 양상의 연료 전지용 연료는, 연료 전지에 사용하는 유기계 연료가 고체형의 분자 화합물로 되어 있는 것을 특징으로 한다. <1> The fuel for fuel cells of the first aspect is characterized in that the organic fuel used for the fuel cell is a solid molecular compound.

제1 양상의 연료 전지용 연료의 공급 방법은, 상기한 연료 전지용 연료로부터 유기계 연료를 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급하는 것을 특징으로 한다. The fuel cell fuel supply method of the first aspect is characterized by releasing an organic fuel from the fuel cell fuel described above and supplying it to the fuel electrode of the fuel cell.

<2> 제2 양상의 연료 전지용 연료 조성물 중의 연료 물질의 존재량 검지 방법은, 연료 전지용 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물을 함유하는 연료 조성물 중의 상기 연료 물질의 존재량을 검지하는 방법으로서, 상기 분자 화합물 및/또는 상대 화합물의 지표 특성과 그 연료 조성물의 지표 특성을 대비함으로써, 그 연료 물질의 존재량을 검지하는 것을 특징으로 한다. <2> The method for detecting the abundance of fuel substance in the fuel composition for a fuel cell of the second aspect is a method for detecting the abundance of the fuel substance in a fuel composition containing the molecular compound of the fuel substance for fuel cell and a counterpart compound. The abundance of the fuel substance is detected by comparing the index characteristics of the molecular compound and / or the counter compound with the index characteristics of the fuel composition.

<3> 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료는, 액체 유기 연료와, 상기 액체 유기 연료와 착체 또는 분자 화합물을 형성하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. <3> The solid electrolyte fuel cell fuel of the third aspect is characterized by comprising a liquid organic fuel and a compound which forms a complex or molecular compound with the liquid organic fuel.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지의 사용 방법은, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막을 구비한 고체 전해질형 연료 전지의 사용 방법에 있어서, 상기 연료극에, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급하는 것을 특징으로 한다. A method of using a solid electrolyte fuel cell according to a third aspect is a method of using a solid electrolyte fuel cell including a fuel electrode, an oxidant electrode, and a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode. It is characterized by supplying the fuel for the solid electrolyte fuel cell described above.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지는, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막과, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 구비한 것을 특징으로 한다. The solid electrolyte fuel cell of the third aspect includes a fuel electrode, an oxidant electrode, a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode, and the fuel for the solid electrolyte fuel cell described above.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지는 또한, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막을 구비한 고체 전해질형 연료 전지에 있어서, 상기 연료극에, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급하는 연료 공급 수단을 갖춘 것을 특징으로 한다. The solid electrolyte fuel cell of the third aspect further includes a solid electrolyte fuel cell including a fuel electrode, an oxidant electrode, and a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode, wherein the solid electrolyte type is described in the fuel electrode. And a fuel supply means for supplying fuel for a fuel cell.

<4> 제4 양상의 연료 전지용 연료 조성물로부터의 연료 방출 방법은, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로부터 연료를 방출시키는 방법으로서, 상기 연료 전지용 연료 조성물을 물과 접촉시킴으로써, 상기 연료를 상기 수중에 방출시키는 것을 특징으로 한다. <4> A fuel discharge method from a fuel composition for fuel cells according to a fourth aspect is a method of releasing fuel from a fuel composition comprising a fuel cell fuel, wherein the fuel composition is brought into contact with water by bringing the fuel composition into contact with water. It characterized by releasing to.

도 1은 실시예 5 및 실시예 11에서 제작한 연료 전지 시스템을 도시하는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell system fabricated in Example 5 and Example 11. FIG.

도 2는 실시예 6 및 실시예 12에서 제작한 연료 전지 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이다. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system prepared in Example 6 and Example 12. FIG.

도 3은 실시예 7 및 실시예 13에서 제작한 연료 전지 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이다. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system fabricated in Example 7 and Example 13. FIG.

도 4는 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지의 일례의 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an example of a solid electrolyte fuel cell of a third aspect.

도 5는 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료의 일례에 있어서의 연료 공급계의 설명도이다. 5 is an explanatory diagram of a fuel supply system in an example of a fuel for a solid electrolyte fuel cell according to a third aspect.

도 6은 실시예 14~16에 있어서의 고체 전해질형 연료 전지의 구조의 설명도이다. 6 is an explanatory diagram of a structure of the solid electrolyte fuel cell in Examples 14 to 16. FIG.

도 7은 실시예 17에서 제작한 연료 전지 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이다. 7 is a schematic structural diagram showing a fuel cell system prepared in Example 17. FIG.

이하에 본 발명의 바람직한 형태를 상세히 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the preferable aspect of this invention is demonstrated in detail.

[1] 우선, 제1 양상의 연료 전지용 연료 및 그 공급 방법에 관해서 설명한다. [1] First, the fuel cell fuel and its supply method of the first aspect will be described.

제1 양상의 연료 전지용 연료는, 연료 전지에 사용하는 유기계 연료가 고체형의 분자 화합물로 되어 있는 것을 특징으로 한다. The fuel for fuel cells of the first aspect is characterized in that the organic fuel used in the fuel cell is a solid molecular compound.

제1 양상의 연료 전지용 연료는, 유기계 연료가 고체형의 분자 화합물로 되어 있기 때문에, 안전하고 취급성이 우수하며, 보존, 운반 등도 용이하고, 동결의 문제도 없다. 또한, 부식이나 크로스오버의 문제도 저감할 수 있어, 고농도 유기계 연료를 이용하는 것도 가능하게 되므로, 연료 전지의 기전력을 높일 수 있다. In the fuel cell fuel of the first aspect, since the organic fuel is a solid molecular compound, it is safe and excellent in handling, easy to store and transport, and there is no problem of freezing. In addition, problems of corrosion and crossover can also be reduced, and it is also possible to use a high concentration organic fuel, so that the electromotive force of the fuel cell can be increased.

연료 전지용 연료의 공급 방법은, 이러한 연료 전지용 연료로부터 유기계 연료를 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급하는 것을 특징으로 하는 것으로, 안전성, 취급성이 우수한 연료 전지용 연료에 의해 효율적인 연료 공급을 할 수 있다. The fuel cell fuel supplying method is characterized by releasing an organic fuel from such fuel cell fuel and supplying it to the fuel electrode of the fuel cell. The fuel cell fuel can be efficiently supplied by a fuel cell fuel having excellent safety and handleability.

여기서, 분자 화합물이란, 단독으로 안정적으로 존재할 수 있는 화합물 2 종류 이상의 화합물이 수소 결합이나 반데르발스 힘 등으로 대표되는, 공유 결합 이외의 비교적 약한 상호 작용에 의해서 결합한 화합물이며, 수화물, 용매화물, 부가 화합물, 포접 화합물 등이 포함된다. 이러한 분자 화합물은, 분자 화합물을 형성하는 화합물과 유기계 연료와의 접촉 반응에 의해 형성할 수 있으며, 액체의 유기계 연료를 고체형의 화합물로 변화시켜, 비교적 경량으로 또 안정적으로 유기계 연료를 저장할 수 있다. 이 분자 화합물로부터는 가열 또는 물과의 접촉 등에 의해 용이하게 유기계 연료를 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급할 수 있다. 이 분자 화합물로서는, 호스트 화합물과 유기계 연료와의 접촉 반응에 의해 유기계 연료를 포접한 포접 화합물을 들 수 있다. Here, the molecular compound is a compound in which two or more kinds of compounds which may be stably present alone are bonded by relatively weak interactions other than covalent bonds represented by hydrogen bonds, van der Waals forces, and the like. Addition compounds, clathrate compounds and the like. Such a molecular compound can be formed by a contact reaction between a compound forming a molecular compound and an organic fuel, and the organic fuel in a liquid can be converted into a solid compound to store the organic fuel relatively lightly and stably. . From this molecular compound, an organic fuel can be easily released by heating or contact with water, and can be supplied to the fuel electrode of the fuel cell. As this molecular compound, the clathrate compound which contained the organic fuel by the contact reaction of a host compound and an organic fuel is mentioned.

제1 양상에 따른 유기계 연료로서는, 연료 전지의 연료로서 이용할 수 있는 것이면 되며, 예컨대, 알콜류, 에테르류, 탄화수소류, 아세탈류 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 유기계 연료는 일반적으로는 상온 상압에서 액체이며, 구체적으로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 등의 알콜류, 디메틸에테르, 메틸에틸에테르, 디에틸에테르 등의 에테르류, 프로판, 부탄 등의 탄화수소류, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄 등의 아세탈류 등을 들 수 있다. 이들 유기계 연료는 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 이용하더라도 좋다. The organic fuel according to the first aspect may be any fuel that can be used as a fuel of a fuel cell. Examples of the organic fuel include, but are not limited to, alcohols, ethers, hydrocarbons, acetals, and the like. Organic fuels are generally liquid at room temperature and atmospheric pressure, specifically, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, propane, butane and the like. And acetals such as hydrocarbons, dimethoxymethane and trimethoxymethane. These organic fuels may be used individually by 1 type, or may mix and use 2 or more types.

연료 전지용 연료를 구성하는 고체형의 분자 화합물 중, 유기계 연료를 포접한 포접 화합물을 형성하는 호스트 화합물로서는, 유기 화합물, 무기 화합물 및 유기?무기 복합 화합물로 이루어지는 것이 알려져 있다. 호스트 화합물로서의 유기 화합물로서는, 단분자계, 다분자계, 고분자계 호스트 등이 알려져 있다. As a host compound which forms the clathrate compound which contained the organic type fuel among the solid molecular compounds which comprise the fuel for fuel cells, what consists of an organic compound, an inorganic compound, and an organic-inorganic composite compound is known. As an organic compound as a host compound, a monomolecular system, a polymolecular system, a high molecular host and the like are known.

유기계 호스트 화합물 중, 단분자계 호스트 화합물로서는, 시클로덱스트린류, 크라운에테르류, 크립탄드류, 시클로판류, 아자시클로판류, 칼릭스아렌류, 시클로트리베라트릴렌류, 스페란드류, 환상 올리고펩티드류 등을 들 수 있다. 다분자계 호스트 화합물로서는, 요소류, 티오요소류, 디옥시콜산류, 퍼히드로트리페닐렌류, 트리-o-티모티드류, 비안트릴류, 스피로비플루오렌류, 시클로포스파젠류, 모노알콜류, 디올류, 아세틸렌알콜류, 히드록시벤조페논류, 페놀류, 비스페놀류, 트리스페놀류, 테트라키스페놀류, 폴리페놀류, 나프톨류, 비스나프톨류, 디페닐메탄올류, 카르복실산아미드류, 티오아미드류, 비크산텐류, 카르복실산류, 이미다졸류, 히드로퀴논류 등을 들 수 있다. 고분자계 호스트 화합물로서는, 셀룰로오스류, 전 분류, 키친류, 키토산류, 폴리비닐알콜류, 1,1,2,2-테트라키스페닐에탄을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류, α,α,α',α'-테트라키스페닐크실렌을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류 등을 들 수 있다.  Among the organic host compounds, examples of the monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, kryptands, cyclopanes, azacyclopanes, carlix arenes, cyclotriveratrilenes, spherands, and cyclic oligopeptides. Etc. can be mentioned. Examples of the multimolecular host compounds include urea, thioureas, dioxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-timoteds, biantryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, b Xanthenes, carboxylic acids, imidazoles, hydroquinones, etc. are mentioned. Examples of the high molecular host compounds include celluloses, all fractions, kitchens, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, and α, α, and α. The polyethyleneglycol arm type polymer etc. which have ', (alpha)'-tetrakisphenyl xylene as a core are mentioned.

유기계 호스트 화합물로서는, 그밖에 유기 인 화합물, 유기 규소 화합물 등도 들 수 있다. Examples of the organic host compound include organophosphorus compounds and organosilicon compounds.

무기계 호스트 화합물로서는, 산화티탄, 그래파이트, 알루미나, 천이 금속 디칼고게나이트, 불화란탄, 점토광물(몬모릴로나이트 등), 은염, 규산염, 인산염, 제올라이트, 실리카, 다공질 유리 등을 들 수 있다. Examples of the inorganic host compound include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal decalgogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, porous glass, and the like.

유기 금속 화합물에도 호스트 화합물로서의 성질을 보이는 것이 있으며, 예컨대 유기 알루미늄 화합물, 유기 티탄 화합물, 유기 붕소 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 인듐 화합물, 유기 갈륨 화합물, 유기 텔루늄 화합물, 유기 주석 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 마그네슘 화합물 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 금속염이나 유기 금속 착체 등을 호스트 화합물로서 이용하는 것도 가능하다. 유기 금속 화합물계 호스트 화합물은 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. The organometallic compound also exhibits properties as a host compound. For example, an organoaluminum compound, an organic titanium compound, an organoboron compound, an organozinc compound, an organo indium compound, an organ gallium compound, an organo tellurium compound, an organotin compound, or an organo zirconium compound And organic magnesium compounds. It is also possible to use the metal salt of an organic carboxylic acid, an organometallic complex, etc. as a host compound. The organometallic compound-based host compound is not particularly limited to these.

이들 호스트 화합물 중, 포접 능력이 게스트 화합물의 분자의 크기에 좌우되기 어려운 다분자계 호스트 화합물이 적합하다. Among these host compounds, multi-molecular host compounds in which the inclusion ability is hardly influenced by the size of the molecule of the guest compound are suitable.

다분자계 호스트 화합물로서는 구체적으로는, 요소, 1,1,6,6-테트라페닐헥사-2,4-디인-1,6-디올, 1,1-비스(2,4-디메틸페닐)-2-프로핀-1-올, 1,1,4,4-테트라페닐-2-부틴-1,4-디올, 1,1,6,6-테트라키스(2,4-디메틸페닐)-2,4-헥사디인-1,6-디올, 9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올, 9,10-비스(4-메틸페닐)-9,10-디히 드로안트라센-9,10-디올, 1,1,2,2-테트라페닐에탄-1,2-디올, 4-메톡시페놀, 2,4-디히드록시벤조페논, 4,4'-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 4,4'-술포닐비스페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-에틸리덴비스페놀, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌, 1,1,2,2-테트라키스(3-메틸-4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-플루오로-4-히드록시페닐)에탄, α,α,α',α'-테트라키스(4-히드록시페닐)-p-크실렌, 테트라키스(p-메톡시페닐)에틸렌, 3,6,3',6'-테트라메톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라아세톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라히드록시-9,9'-비-9H-크산텐, 몰식자산, 몰식자산메틸, 카테킨, 비스-β-나프톨, α,α,α',α'-테트라페닐-1,1'-비페닐-2,2'-디메탄올, 디펜산비스디시클로헥실아미드, 푸마르산비스디시클로헥실아미드, 콜산, 디옥시콜산, 1,1,2,2-테트라페닐에탄, 테트라키스(p-요오도페닐)에틸렌, 9,9'-비안트릴, 1,1,2,2-테트라키스(4-카르복시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-카르복시페닐)에탄, 아세틸렌디카르복실산, 2,4,5-트리페닐이미다졸, 1,2,4,5-테트라페닐이미다졸, 2-페닐페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(o-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(m-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(p-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 히드로퀴논, 2-t-부틸히드로퀴논, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 2,5-비스(2,4-디메틸페닐)히드로퀴논 등을 들 수 있다. Specific examples of the polymolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, and 1,1-bis (2,4-dimethylphenyl) -2. Propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl) -2, 4-hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydro Anthracene-9,10-diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxy Benzophenone, 2,2'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'- Sulfonylbisphenol, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-ethylidenebisphenol, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butyl Phenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1, To 1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) Lene, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) ethane, α , α, α ', α'-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3', 6'-tetramethoxy-9, 9'-non-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-non-9H-xanthene, 3,6,3', 6'-tetrahydroxy- 9,9'-B-9H-Xanthene, Molded Assets, Molded Assets Methyl, Catechin, Bis-β-Naphthol, α, α, α ', α'-Tetraphenyl-1,1'-biphenyl-2,2' Dimethanol, dipentic acid bis dicyclohexylamide, fumaric acid bis dicyclohexylamide, cholic acid, dioxycholic acid, 1,1,2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodophenyl) ethylene, 9, 9'-biantryl, 1,1,2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2, 4,5-triphenylimidazole, 1,2,4,5-tetraphenylimidazole, 2-phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2 -(o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (p-cyanophenyl) Phenanthro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4-dimethylphenyl) hydroquinone, and the like. have.

호스트 화합물로서는, 상기한 것 중에서도 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌과 같은 페놀계 호스트 화합물, 디펜산비스(디시클로헥실아미드), 푸마르산비스디시클로헥실아미드와 같은 아미드계 호스트 화합물, 2-(m-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸과 같은 이미다졸계 호스트 화합물이 포접 능력의 면에서 유리하며, 특히, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산과 같은 페놀계 호스트 화합물이 공업적으로 사용하기 쉽다는 점에서 유리하다. As a host compound, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2- tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2- among the above-mentioned things Phenolic host compounds such as tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, diphenic acid bis (dicyclohexylamide), amide host compounds such as bis dicyclohexylamide, and 2- (m-cyanophenyl) phenane Imidazole-based host compounds such as tro [9,10-d] imidazole are advantageous in terms of inclusion ability, and in particular, phenolic host compounds such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane are commercially available. It is advantageous in that it is easy to use.

이들 호스트 화합물은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다. These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

이들 호스트 화합물은, 유기계 연료와 고체형의 포접 화합물을 형성하는 것이라면, 어떠한 형상의 화합물이라도 상관없다. These host compounds may be compounds of any shape as long as they form an organic fuel and a solid clathrate compound.

전술한 호스트 화합물 중, 유기계 호스트 화합물은, 다공질 물질에 담지시킨 유기?무기 복합 소재로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 유기계 호스트 화합물을 담지하는 다공질 물질로서는, 실리카류, 제올라이트류, 활성탄류 외에, 점토광물류, 몬모릴로나이트류 등의 층간 화합물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 유기?무기 복합 소재는, 전술한 유기계 호스트 화합물을, 이것을 용해할 수 있는 용매에 용해시켜, 그 용액을 다공질 물질 중에 함침시켜, 용매를 건조, 감압 건조하는 등의 방법으로 제조할 수 있다. 다공질 물질에 대한 유기계 호스트 화합물의 담지량으로서는 특별히 제한은 없지만, 통상의 경우, 다공질 물질에 대하여 10~80 중량% 정도이다. Of the host compounds described above, the organic host compound may be used as an organic-inorganic composite material supported on a porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include, but are not limited to, interlayer compounds such as clay minerals and montmorillonite, in addition to silicas, zeolites, and activated carbons. The organic-inorganic composite material can be prepared by dissolving the organic host compound described above in a solvent capable of dissolving it, impregnating the solution in a porous substance, and drying the solvent and drying under reduced pressure. Although there is no restriction | limiting in particular as an amount of support of an organic type host compound with respect to a porous material, Usually, it is about 10 to 80 weight% with respect to a porous material.

1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 등의 호스트 화합물을 이용하여 유기계 연료의 포접 화합물을 합성하는 방법으로서는, 유기계 연료와 호스트 화합물을 직접 접촉, 혼합하는 방법을 들 수 있으며, 이에 따라, 유기계 연료를 포접한 포접 화합물을 용이하게 합성할 수 있다. 호스트 화합물을 유기계 연료에 가열 등을 하여 용해시킨 후, 재결정함에 의해서도 포접 화합물을 합성할 수 있다. As a method of synthesizing a clathrate compound of an organic fuel using a host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, a method of directly contacting and mixing an organic fuel and a host compound may be mentioned. Therefore, the clathrate compound which contained organic fuel can be synthesize | combined easily. The clathrate compound can also be synthesized by recrystallization after dissolving the host compound in an organic fuel by heating or the like.

포접 화합물의 합성을 함에 있어서, 유기계 연료와 호스트 화합물을 접촉시키는 온도는 특별히 제한은 없지만, 상온~100℃ 정도가 바람직하다. 이 때의 압력 조건에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 상압 환경에서 행하는 것이 바람직하다. 유기계 연료와 호스트 화합물을 접촉시키는 시간에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 작업 효율 등의 면에서 0.01~24시간 정도로 하는 것이 바람직하다. In the synthesis of the clathrate compound, the temperature at which the organic fuel and the host compound are brought into contact with each other is not particularly limited. Although there is no restriction | limiting in particular also about the pressure condition at this time, It is preferable to carry out in an atmospheric pressure environment. Although there is no restriction | limiting in particular also about the time which makes an organic fuel contact a host compound, It is preferable to set it as about 0.01 to 24 hours from a viewpoint of work efficiency.

호스트 화합물과 접촉시키는 유기계 연료는 고순도의 연료가 바람직하지만, 유기계 연료의 선택적 포접능을 갖은 호스트 화합물을 이용하는 경우에는, 유기계 연료와 다른 성분과의 혼합 액체라도 좋다. The organic fuel to be brought into contact with the host compound is preferably a fuel of high purity, but in the case of using a host compound having selective inclusion ability of the organic fuel, a mixed liquid of the organic fuel and other components may be used.

이와 같이 하여 얻어지는 포접 화합물은, 이용한 호스트 화합물의 종류, 유기계 연료와의 접촉 조건 등에 따라서도 다르지만, 통상 호스트 화합물 1 몰에 대하여 유기계 연료 분자 0.1~10 몰을 포접한 포접 화합물이다. The clathrate compound thus obtained is also a clathrate compound in which 0.1 to 10 moles of organic fuel molecules are contained with respect to 1 mole of the host compound, although it also varies depending on the kind of the host compound used, the contact conditions with the organic fuel, and the like.

이와 같이 하여 얻어진 포접 화합물은, 상온?상압 환경에 있어서, 장기간에 걸쳐 유기계 연료를 안정적으로 저장할 수 있다. 더구나, 이 포접 화합물은 경량이며 취급성도 우수한 고체형이기 때문에, 유리, 금속, 플라스틱 등의 용기에 넣어 용이하게 저장할 수 있어, 액체 누설의 문제도 해소된다. 또한, 통상 액체형의 유 기계 연료가 포접화에 의해 고체형으로 됨으로써, 극물이나 위험물로서의 성질을 피할 수 있게도 된다. 나아가서는, 유기계 연료가 갖는 화학적 반응성을 저감할 수 있게 되어, 예컨대 금속에 대한 부식성 등도 완화할 수 있게 된다. The clathrate compound thus obtained can stably store an organic fuel over a long period of time in a normal temperature and atmospheric pressure environment. Moreover, since the clathrate compound is a solid type that is light in weight and excellent in handleability, the clathrate compound can be easily stored in a container such as glass, metal, or plastic, thereby eliminating the problem of liquid leakage. In addition, since the liquid type organic fuel becomes solid by inclusion, it may be possible to avoid the property of a foreign substance or a dangerous substance. Further, the chemical reactivity of the organic fuel can be reduced, for example, corrosiveness to metals, etc. can also be reduced.

본 발명의 방법에 의해, 포접 화합물 등의 고체형의 분자 화합물로 된 상태에서 유기계 연료를 빼내는 방법으로서는, 특별히 제한은 없지만, 이것을 가열함으로써 용이하게 추출할 수 있다. 구체적으로는, 고체형의 분자 화합물이 포접 화합물인 경우, 이용한 호스트 화합물의 종류에 따라 다르기도 하지만, 상온~200℃ 정도로 가열하면 되고, 이에 따라 용이하게 포접 화합물 중에서 유기계 연료를 방출시켜 각종 용도로 이용할 수 있다. 이 경우, 가열 방법에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 열전 소자(펠티에 소자 등)나 잉크젯 프린터 헤드(서멀 방식 등) 등이 있고, 또한, 표면 탄성파 소자 등을 조합시켜 이용하더라도 좋다. By the method of this invention, there is no restriction | limiting in particular as a method of taking out organic fuel in the state of solid molecular compounds, such as a clathrate compound, It can extract easily by heating this. Specifically, in the case where the solid molecular compound is a clathrate compound, depending on the kind of the host compound used, the solid molecular compound may be heated at about room temperature to about 200 ° C., thereby easily releasing the organic fuel from the clathrate compound for various uses. It is available. In this case, there is no restriction | limiting in particular about a heating method, There exist a thermoelectric element (such as a Peltier element), an inkjet printer head (thermal system, etc.), etc. Moreover, you may use combining a surface acoustic wave element etc.

포접 화합물 등의 고체형의 분자 화합물을 물에 접촉시킴으로써, 유기계 연료를 이 물 속에 용출시킴으로써 유기계 연료를 추출할 수도 있다. 이 경우, 물은 유기계 연료 수용액이라도 좋고, 포접 화합물 등의 분자 화합물로부터의 유기계 연료의 용출로 적절하게 사용 목적에 따른 농도의 유기계 연료 수용액, 예컨대 1~64 중량% 정도의 유기계 연료 수용액을 조제하여 연료 전지에 공급하면 된다. The organic fuel may be extracted by contacting solid molecular compounds such as clathrate compounds with water, and eluting the organic fuel in the water. In this case, water may be an organic fuel aqueous solution, or an organic fuel aqueous solution having a concentration appropriate to the purpose of use, for example, an organic fuel aqueous solution of about 1 to 64% by weight, may be prepared by elution of an organic fuel from molecular compounds such as clathrate compounds. What is necessary is to supply a fuel cell.

포접 화합물로부터 유기계 연료를 방출한 후의 호스트 화합물은, 그 유기계 연료에 대한 선택적 포접을 가지며, 유기계 연료의 포접화에 유효하게 재이용할 수 있다. The host compound after releasing the organic fuel from the clathrate compound has selective inclusion with the organic fuel, and can be effectively reused for inclusion of the organic fuel.

제1 양상에 따르면, 다음과 같은 효과를 기초로, 연료 전지의 발전 효율의 향상과 장기간 안정적인 운전을 도모할 수 있다. According to the first aspect, on the basis of the following effects, it is possible to improve the power generation efficiency of the fuel cell and to ensure stable operation for a long time.

(1) 액상의 유기계 연료를 고체상으로 변화시킴으로써 액체 누설을 피할 수 있으므로, 액체 누설이 없는 밀폐성 높은 용기를 준비할 필요가 없어진다. (1) Since liquid leakage can be avoided by changing the liquid organic fuel into a solid phase, there is no need to prepare a highly sealed container without liquid leakage.

(2) 유기계 연료가 고체형의 분자 화합물로 되어 있기 때문에, 안전하고 취급성이 우수하여, 유기계 연료의 극물, 위험물 등의 안전성에 관련된 대응을 피할 수 있다. 유기계 연료 수용액을 이용하는 경우의 동결 문제를 해결할 수 있어, 한냉지에서도 안정적인 연료 공급을 할 수 있다. (2) Since the organic fuel is made of a solid molecular compound, it is safe and excellent in handling, and it is possible to avoid the safety-related countermeasures such as foreign substances and dangerous substances. The problem of freezing when using an organic fuel aqueous solution can be solved, and stable fuel supply can be performed even in a cold district.

(3) 분자 화합물로 함으로써 유기계 연료의 화학적 반응성이 저감되기 때문에, 유기계 연료의 연료 전지의 전극 등에의 영향을 저감시켜, 주변 금속 재료 등의 부식을 저감할 수 있다. (3) Since the molecular reactivity of the organic fuel reduces the chemical reactivity of the organic fuel, the influence of the organic fuel on the electrode of the fuel cell and the like can be reduced, and corrosion of surrounding metal materials and the like can be reduced.

(4) 전지 내의 크로스오버를 개선할 수 있다. (4) Crossover in the battery can be improved.

(5) 고농도의 유기계 연료를 연료극에 접촉시켜 이용할 수 있어, 연료 전지의 기전력을 높일 수 있다. (5) A high concentration of organic fuel can be used in contact with the anode, whereby the electromotive force of the fuel cell can be increased.

제1 양상은, 고체 고분자 전해질형 연료 전지, 특히 휴대용 소형 연료 전지로서 유망시되고 있는 다이렉트 메탄올형 연료 전지의 연료 전지용 연료 및 그 공급 방법으로서 유용하지만, 하등 이것에 한정되지 않고, 유기계 연료를 이용하는 여러 가지 연료 전지에 적용 가능하다. The first aspect is useful as a fuel for a fuel cell of a direct methanol fuel cell and a supplying method thereof, which are promising as a solid polymer electrolyte fuel cell, particularly a portable small fuel cell, but are not limited to any of these. Applicable to various fuel cells.

이하에 실시예를 들어 제1 양상을 보다 구체적으로 설명하지만, 제1 양상은 그 요지를 넘지 않는 한, 하등 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다. Although a 1st aspect is demonstrated more concretely by giving an Example below, a 1st aspect is not limited to a following example at all, unless the summary is exceeded.

한편, 이하에 있어서, 유기계 연료를 포접하는 호스트 화합물로서는, 1,1-비 스(4-히드록시페닐)시클로헥산(이하 「BHC」라고 약기함) 또는 1,1,6,6-테트라페닐헥사-2,4-디인-1,6-디올(이하 「TPHDD」라고 약기함)을 이용하고, 유기계 연료로서는 메탄올을 이용했다. In addition, below, as a host compound which embraces an organic type fuel, 1, 1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane (it abbreviates as "BHC" hereafter) or 1,1,6,6- tetraphenyl Hexa-2,4-diyne-1,6-diol (hereinafter abbreviated as "TPHDD") was used, and methanol was used as an organic fuel.

실시예 1(메탄올 포접 화합물의 합성 방법 1) Example 1 (Synthesis Method 1 of Methanol Inclusion Compound)

BHC 26.8 g(0.1 mo1)을 메탄올 50 ml에 가열 용해하여 재결정을 행함으로써, BHC:메탄올=1:1(몰비)로 메탄올 함유율 11 중량%의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 26.8 g (0.1 mo1) of BHC was dissolved in 50 ml of methanol and recrystallized to obtain a solid methanol clathrate compound having a methanol content of 11% by weight in BHC: methanol = 1: 1 (molar ratio).

실시예 2(메탄올 포접 화합물의 합성 방법 2) Example 2 (Synthesis Method 2 of Methanol Inclusion Compound)

BHC 26.8 g(0.1 mol)과 메탄올 3.2 g(0.1 mol)을 비이커에 넣어, 교반기로 혼합 교반한 바, BHC:메탄올=1:1(몰비)의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 26.8 g (0.1 mol) of BHC and 3.2 g (0.1 mol) of methanol were placed in a beaker, and the mixture was stirred with a stirrer to obtain a solid methanol inclusion compound of BHC: methanol = 1: 1 (molar ratio).

실시예 3(메탄올 포접 화합물의 합성 방법 3) Example 3 (Synthesis Method 3 of Methanol Inclusion Compound)

TPHDD 41.4 g(0.1 mol)을 메탄올 100 ml에 가열 용해하여 재결정을 행함으로써, TPHDD:메탄올=1:2(몰비)로 메탄올 함유율 13 중량%의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 41.4 g (0.1 mol) of TPHDD was dissolved in 100 ml of methanol and recrystallized to obtain a solid methanol clathrate compound having a methanol content of 13% by weight in TPHDD: methanol = 1: 2 (molar ratio).

실시예 4(메탄올 포접 화합물 중의 메탄올의 열 방출 특성)Example 4 (Thermal Release Characteristics of Methanol in Methanol Inclusion Compound)

실시예 1에서 얻어진 메탄올 포접 화합물을 10℃/min의 승온 속도로 TG-DTA 측정을 한 결과, 포접된 메탄올은 약 100℃까지는 안정적으로 포접되고 있고, 100℃부터 기화 방출이 시작된 것이 확인되었다. As a result of TG-DTA measurement of the methanol inclusion compound obtained in Example 1 at a temperature increase rate of 10 ° C./min, the inclusion methanol was stably contained up to about 100 ° C., and vaporization release started from 100 ° C.

포접된 메탄올은 원래 비점 약 64℃의 휘발성 용매이며, 증기압도 낮으므로 64℃ 이하에서도 기화되어 버리는 것인데, 이와 같이 포접 화합물의 포접화에 의 해, 메탄올의 기화를 방지하여 보존시의 위험성을 개선할 수 있음을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 독극물단속법에 의하면, 메탄올은 원액인 경우만 극물의 대상으로 되고 있어, 메탄올을 원액으로 사용하는 경우는 그 규제를 받게 되지만, 포접 화합물로 함으로써 극물의 대상에서 벗어나게 된다. 포접화에 의해 고체형의 물질로 되고, 또한 상기한 바와 같이 기화 방출 온도를 제어할 수 있으므로, 위험물 제4류의 대상에서도 벗어나, 안정성이 높은 보존 방법으로서 이용할 수 있을 가능성이 있다. The clathrate is originally a volatile solvent with a boiling point of about 64 ° C, and the vapor pressure is low, so it vaporizes even below 64 ° C. Thus, the clathrate of the clathrate compound prevents the vaporization of methanol, thereby improving the risk of preservation. It can be seen that. As described above, according to the poison control method, methanol is the object of the polar substance only when it is a stock solution, and when methanol is used as the stock solution, the regulation is regulated. By inclusion, it becomes a solid substance and the vaporization discharge temperature can be controlled as described above. Therefore, it is possible to escape from the object of the dangerous goods fourth class and use it as a highly stable storage method.

가열에 의한 메탄올 포접 화합물로부터의 메탄올의 방출 온도는 사용하는 호스트 화합물을 선택함으로써 자유롭게 변화시킬 수 있다. The emission temperature of methanol from a methanol clathrate compound by heating can be changed freely by selecting the host compound to be used.

실시예 5(연료 전지의 전극의 안정성 평가)Example 5 (Evaluation of Stability of Electrode of Fuel Cell)

평가하는 전해질막?전극 접합체(MEA)는 다음과 같이 하여 제작했다. 전해질막으로서는 파플루오로술폰산계의 이온 교환막인 Nafion을 이용했다. 담지 촉매에는 Pt 입자를 이용하고, 전자 전도성을 갖게 하기 위해서 아세틸렌 블랙에 담지시켰다. Pt 담지량은 아세틸렌 블랙에 대하여 50 중량%로 했다. 이 Pt 담지 촉매와 5중량% Nafion 용액을 혼합하여 스프레이 브러시를 이용하여 전해질막에 불어서 발라 전극층을 부착시켰다. 전극층을 부착시킨 막은 건조기 속에서 90℃에서 1시간 건조시킨 후, 테플론판으로 사이에 끼워, 핫프레스기에 의해, 130℃, 20 MPa로 30분간 프레스하여, 전해막과 전극을 접합시켰다. The electrolyte membrane electrode assembly (MEA) to be evaluated was produced as follows. As an electrolyte membrane, Nafion which is an ion exchange membrane of the pafluorosulfonic acid type was used. Pt particles were used for the supported catalyst and supported on acetylene black in order to provide electron conductivity. Pt loading amount was 50 weight% with respect to acetylene black. The Pt supported catalyst and the 5 wt% Nafion solution were mixed and blown onto the electrolyte membrane using a spray brush to attach the electrode layer. The film to which the electrode layer was attached was dried at 90 ° C. for 1 hour in a drier, sandwiched between Teflon plates, and pressed at 130 ° C. and 20 MPa for 30 minutes by a hot press to bond the electrolyte membrane and the electrode.

이 MEA(1 cm× 1 cm)를, 종래 기술과 같이 5, 10, 20, 50 중량% 농도의 메탄올 수용액에 침지하여 일주일 방치한 결과, 어느 농도에서도 전극이 메탄올 수용 액에 용출 또는 박리되는 현상이 인정되어, 메탄올 수용액을 사용하면 장기적인 안정성을 얻을 수 없다고 하는 결과가 되었다. 따라서, 장기적인 안정성을 얻기 위해서는 더욱 저농도의 메탄올 수용액을 연료로 할 필요가 있지만, 이 경우에는 충분한 기전력을 얻을 수는 없다.  As a result of immersing this MEA (1 cm x 1 cm) in an aqueous methanol solution at a concentration of 5, 10, 20, or 50% by weight as in the prior art, and leaving it for one week, the electrode elutes or peels in the methanol aqueous solution at any concentration. This was recognized and the result was that long-term stability was not obtained when using methanol aqueous solution. Therefore, in order to obtain long-term stability, it is necessary to use a lower concentration aqueous methanol solution as a fuel, but in this case, sufficient electromotive force cannot be obtained.

그래서, 상기에서 제작한 전해질막?전극 접합체를 이용하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액 대신에, 메탄올 포접 화합물과 물을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 1에서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드), 4는 산화제 유로, 5는 연료 흡수체이다. 연료 흡수체(5)에 접하여, 포접 화합물의 조(6)와 수조(7)를 설치했다. 이들 조(6, 7)에는 각각, 가열체(6A, 7A)가 마련되어 있어, 각각 조 내의 수용물을 가열할 수 있도록 구성되어 있다. Thus, as shown in Fig. 1, a direct methanol fuel cell system was prepared in which a methanol inclusion compound and water were supplied instead of the aqueous methanol solution, using the above-described electrolyte membrane electrode assembly. 1, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), 3 is an electrode (cathode), 4 is an oxidant flow path, and 5 is a fuel absorber. The tank 6 and the water tank 7 of the clathrate compound were provided in contact with the fuel absorber 5. The heating bodies 6A and 7A are provided in these tanks 6 and 7, respectively, and are comprised so that the water in a tank can be heated, respectively.

포접 화합물조(6)에는 실시예 1에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣어, 가열체(6A)에 의해 100℃로 가열하여 메탄올을 포접 화합물로부터 방출시켜 연료 흡수체(5)에 공급하는 동시에, 수조(7) 내의 물을 가열체(7A)에 의해 100℃로 가열하여 연료 흡수체(5)에 공급했다. 연료 흡수체(5)에의 공급량은 메탄올:물=20:80(중량비)이며 이 비율은 20 중량%의 메탄올 수용액을 공급하는 것과 동등하다. In the clathrate compound tank 6, the methanol clathrate compound prepared in Example 1 was placed, heated to 100 ° C. by the heating body 6A, the methanol was released from the clathrate compound, and fed to the fuel absorber 5, and the water tank ( The water in 7) was heated to 100 ° C. by the heating body 7A and supplied to the fuel absorber 5. The supply amount to the fuel absorber 5 is methanol: water = 20:80 (weight ratio), and this ratio is equivalent to supplying 20weight% of aqueous methanol solution.

그 결과, 전극에 아무런 악영향이 없고, 또한, 크로스오버의 문제도 없이, 최적의 조건으로 발전을 할 수 있었다. As a result, there was no adverse effect on the electrode, and it was possible to generate power under optimum conditions without the problem of crossover.

이 다이렉트 메탄올형 연료 전지에서는, 전류 밀도 100 mA/cm2일 때 20 중 량% 메탄올 수용액에 의해 0.22 V의 기전력을 얻을 수 있지만, 도 1에 나타낸 바와 같이, 메탄올 포접 화합물을 이용함으로써, 0.48 V의 기전력을 달성할 수 있었다. 20 중량% 메탄올 수용액을 이용한 경우에는, 전극의 열화, 크로스오버 등에 의해 안정적인 운전이 곤란하지만, 메탄올 포접 화합물을 이용한 경우에는, 이러한 문제도 없고, 장기간에 걸쳐 안정적인 운전을 할 수 있었다. In this direct methanol fuel cell, an electromotive force of 0.22 V can be obtained by a 20 weight% aqueous methanol solution at a current density of 100 mA / cm 2 , but as shown in FIG. 1, by using a methanol clathrate compound, 0.48 V EMF could be achieved. When 20% by weight aqueous methanol solution is used, stable operation is difficult due to deterioration of the electrode, crossover, and the like, but when methanol clathrate compound is used, there is no such problem and stable operation can be performed for a long time.

실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 이용한 경우도 동일했다. The same applies to the case where the methanol inclusion compound prepared in Example 2 and Example 3 is used.

실시예 6(연료 전지의 전극의 안정성 평가)Example 6 (Evaluation of Stability of Electrode of Fuel Cell)

실시예 5와 같은 식으로 하여 제작한 전해질막?전극 접합체(MEA)를 이용하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 2에서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드)이다. 산화제 유로 및 연료 흡수체는 도시하지 않았다. 6은 포접 화합물조이며, 가열체(6A)를 갖춘다. 11은 농도 조정조, 12는 CO2 제거 수단이다. Using an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) prepared in the same manner as in Example 5, as shown in FIG. 2, a direct methanol fuel cell system for supplying an aqueous methanol solution was assembled. In Fig. 2, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), and 3 is an electrode (cathode). The oxidant flow path and the fuel absorber are not shown. 6 is a clathrate compound tank and is equipped with the heating body 6A. 11 is a concentration adjustment tank and 12 is a CO 2 removal means.

포접 화합물조(6)에는 실시예 1에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣어, 가열체(6A)에 의해 100℃로 가열하여 메탄올을 포접 화합물로부터 방출시켜 농도 조정조(11)에 공급하고, 20 중량%의 메탄올 수용액을 조정하여, 전해질막?전극 접합체의 연료 흡수체에 송급했다. The clathrate compound tank 6 prepared in Example 1 was put into the clathrate compound tank 6, heated to 100 ° C. by the heating body 6A, the methanol was released from the clathrate compound, and supplied to the concentration adjusting tank 11, 20% by weight. Aqueous methanol solution was adjusted and fed to the fuel absorber of the electrolyte membrane electrode assembly.

농도 조정조(11)에는 애노드(2)에서 사용되어 메탄올 농도가 낮아진 회수수가 CO2 제거 수단(12)으로 처리한 후 순환된다. 캐소드(3)에서 발생한 물도 농도 조 정조(11)에 회수되어 메탄올 수용액의 조정에 이용된다. In the concentration adjusting tank 11, the recovered water used in the anode 2 and lowered in methanol concentration is circulated after treatment with the CO 2 removal means 12. The water generated in the cathode 3 is also collected in the concentration adjusting tank 11 and used for adjusting the aqueous methanol solution.

그 결과, 전극에 아무런 악영향은 없고, 또한, 크로스오버의 문제도 없이, 최적의 조건으로, 장기간에 걸쳐 안정적인 운전을 할 수 있었다. As a result, there was no adverse effect on the electrode and there was no problem of crossover, and stable operation could be performed for a long time under optimum conditions.

실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 이용한 경우도 동일했다. The same applies to the case where the methanol inclusion compound prepared in Example 2 and Example 3 is used.

실시예 7(연료 전지의 전극의 안정성 평가)Example 7 (Evaluation of Stability of Electrode of Fuel Cell)

실시예 5와 같은 식으로 하여 제작한 전해질막?전극 접합체(MEA)를 이용하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 3에서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드)이다. 산화제 유로 및 연료 흡수체는 도시하지 않았다. 6은 포접 화합물조이며, 7은 수조이다. Using an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) prepared in the same manner as in Example 5, as shown in FIG. 3, a direct methanol fuel cell system for supplying an aqueous methanol solution was assembled. In FIG. 3, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), and 3 is an electrode (cathode). The oxidant flow path and the fuel absorber are not shown. 6 is a clathrate compound tank, and 7 is a water tank.

포접 화합물조(6)에는 실시예 1에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣어, 이 포접 화합물조(6)에 수조(7)로부터의 물을 공급하여 메탄올 포접 화합물을 물과 접촉시킴으로써, 수중에 메탄올을 방출시켜, 20 중량%의 메탄올 수용액을 조정하여, 전해질막?전극 접합체의 연료 흡수체에 송급했다. The clathrate compound tank 6 prepared in Example 1 was placed in the clathrate compound tank 6, and water from the water tank 7 was supplied to the clathrate compound tank 6 to bring the methanol clathrate compound into contact with water, thereby bringing methanol into the water. 20 weight% aqueous methanol solution was adjusted, and it supplied to the fuel absorber of electrolyte membrane electrode assembly.

이 수조(7)에는 애노드(2)에서 사용되어 메탄올 농도가 낮아진 회수수를 CO2 제거 수단으로 처리한 후 순환시키더라도 좋다. 캐소드(3)에서 발생한 물을 회수하여 수조(7)에 공급하더라도 좋다. The water tank 7 may be circulated after treatment with CO 2 removal means for the recovered water used in the anode 2 and the methanol concentration is lowered. The water generated in the cathode 3 may be collected and supplied to the water tank 7.

그 결과, 전극에 아무런 악영향은 없고, 또한, 크로스오버의 문제도 없이, 최적의 조건으로, 장기간에 걸쳐 안정적인 운전을 할 수 있었다. As a result, there was no adverse effect on the electrode and there was no problem of crossover, and stable operation could be performed for a long time under optimum conditions.

실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 이용한 경우도 동일했다. The same applies to the case where the methanol inclusion compound prepared in Example 2 and Example 3 is used.

실시예 8(냉동 시험 및 연료 전지에의 적용 시험)Example 8 (refrigeration test and application test to fuel cell)

실시예 1 및 실시예 3에서 제조한 메탄올 포접 화합물과, 비교를 위해, 순수에 메탄올을 혼합하여 조제한 11 중량% 메탄올 수용액을 각각 유리병에 넣어 -20℃의 냉동실에 24시간 방치했다. 그 결과, 실시예 1, 2의 메탄올 포접 화합물은 모두 변화는 보이지 않았지만, 11 중량% 메탄올 수용액은 동결되어 있었다. For comparison, the methanol clathrate compounds prepared in Examples 1 and 3 and 11 wt% methanol aqueous solution prepared by mixing methanol in pure water were placed in glass bottles, respectively, and left in a freezer at -20 ° C for 24 hours. As a result, although the methanol clathrate compounds of Examples 1 and 2 did not show any changes, the 11 wt% methanol aqueous solution was frozen.

상기한 3 종류의 냉동 시험을 한 후의 샘플을 100℃로 가열하여, 실시예 5에 있어서와 같은 식의 연료 전지에 적용하는 시험을 한 결과, 실시예 1, 2의 메탄올 포접 화합물은 가열에 의해 메탄올이 방출되어 즉시 적용할 수 있었지만, 11 중량% 메탄올 수용액은 해동에 시간이 걸려 즉시는 적용할 수 없었다. The sample after the above three types of refrigeration tests was heated to 100 ° C. and subjected to a test applied to a fuel cell of the same manner as in Example 5, and as a result, the methanol clathrate compounds of Examples 1 and 2 were heated by heating. Although methanol was released and could be applied immediately, the 11 wt% aqueous methanol solution took time to thaw and could not be applied immediately.

이상의 결과로부터, 유기계 연료를 수용액으로 사용하는 경우는 동결의 문제가 발생하지만, 포접 화합물 등의 고체형의 분자 화합물로 함으로써, 이 문제를 피할 수 있음을 알 수 있다. The above results show that the problem of freezing occurs when the organic fuel is used as an aqueous solution, but it can be seen that this problem can be avoided by using a solid molecular compound such as a clathrate compound.

[2] 이어서 제2 양상의 연료 전지용 연료 조성물 중의 연료 물질의 존재량 검지 방법에 관해서 설명한다. [2] Next, a method for detecting the amount of fuel substance present in the fuel composition for a fuel cell of the second aspect will be described.

제2 양상의 연료 전지용 연료 조성물 중의 연료 물질의 존재량 검지 방법은, 연료 전지용 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물을 함유하는 연료 조성물 중의 상기 연료 물질의 존재량을 검지하는 방법으로서, 상기 분자 화합물 및/또는 상대 화합물의 지표 특성과 상기 연료 조성물의 지표 특성을 대비함으로써, 상기 연료 물질의 존재량을 검지하는 것을 특징으로 한다. A method for detecting the abundance of fuel substance in a fuel composition for a fuel cell of the second aspect is a method for detecting the abundance of the fuel substance in a fuel composition containing a molecular compound of a fuel substance for fuel cell and a counterpart compound. And / or comparing the indicator properties of the counterpart compound with the indicator properties of the fuel composition, thereby detecting the amount of the fuel substance present.

여기서, 분자 화합물이란, 단독으로 안정적으로 존재할 수 있는 화합물 2 종류 이상의 화합물이 수소 결합이나 반데르발스 힘 등으로 대표되는, 공유 결합 이외의 비교적 약한 상호 작용에 의해서 결합한 화합물이며, 수화물, 용매화물, 부가 화합물, 포접 화합물 등이 포함된다. 이러한 분자 화합물은 분자 화합물을 형성하는 상대 화합물과 연료 물질의 접촉 반응에 의해 형성할 수 있으며, 예컨대, 액체의 연료 물질을 고체형의 화합물로 변화시켜, 비교적 경량으로 또한 안정적으로 연료 물질을 저장할 수 있는 등, 이점이 많다. 그리고, 이 분자 화합물로부터는 가열 또는 물과의 접촉 등에 의해 용이하게 연료 물질을 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급할 수 있다. Here, the molecular compound is a compound in which two or more kinds of compounds which may be stably present alone are bonded by relatively weak interactions other than covalent bonds represented by hydrogen bonds, van der Waals forces, and the like. Addition compounds, clathrate compounds and the like. Such molecular compounds can be formed by the contact reaction of a fuel material with a counterpart compound forming a molecular compound, for example, by converting a liquid fuel material into a solid compound, thereby storing fuel material relatively lightly and stably. There are many advantages. From this molecular compound, the fuel substance can be easily discharged and supplied to the fuel electrode of the fuel cell by heating or contact with water.

제2 양상에 따른 연료 전지의 형태로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 바람직하게는 고체 고분자 전해질형 연료 전지이며, 그 중에는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 등도 포함된다. The form of the fuel cell according to the second aspect is not particularly limited, but is preferably a solid polymer electrolyte fuel cell, including a direct methanol fuel cell and the like.

우선, 제2 양상에 따른 연료 전지용 연료 조성물에 포함되는 연료 전지용 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물에 관해서 설명한다. First, the molecular compound of the fuel material for fuel cell and a counterpart compound contained in the fuel composition for fuel cells which concerns on 2nd aspect is demonstrated.

제2 양상에 따른 연료 물질로서는, 연료 전지의 연료로서 이용할 수 있는 것이면 되며, 예컨대, 수소, 알콜류, 에테르류, 탄화수소류, 아세탈류 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 연료 물질로서는, 보다 구체적으로는, 수소, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 등의 알콜류, 디메틸에 테르, 메틸에틸에테르, 디에틸에테르 등의 에테르류, 프로판, 부탄 등의 탄화수소류, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄 등의 아세탈류 등을 들 수 있다. 이들의 연료 물질은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 이용하더라도 좋다. The fuel material according to the second aspect may be any fuel that can be used as a fuel of a fuel cell. Examples of the fuel material include, but are not limited to, hydrogen, alcohols, ethers, hydrocarbons, acetals, and the like. As the fuel substance, more specifically, alcohols such as hydrogen, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether and diethyl ether, hydrocarbons such as propane and butane And acetals such as dimethoxymethane and trimethoxymethane. These fuel substances may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

연료 조성물에 포함되는 분자 화합물 중, 연료 물질을 포접한 포접 화합물을 형성하는 호스트 화합물로서는, 유기 화합물, 무기 화합물 및 유기?무기 복합 화합물로 이루어지는 것이 알려져 있다. 호스트 화합물로서의 유기 화합물에 있어서는, 단분자계, 다분자계, 고분자계 호스트 등이 알려져 있다. As a host compound which forms the clathrate compound which contained the fuel substance among the molecular compounds contained in a fuel composition, what consists of an organic compound, an inorganic compound, and an organic-inorganic composite compound is known. In the organic compound as a host compound, a monomolecular system, a polymolecular system, a high molecular host and the like are known.

단분자계 호스트 화합물로서는, 시클로덱스트린류, 크라운에테르류, 크립탄드류, 시클로판류, 아자시클로판류, 칼릭스아렌류, 시클로트리베라트릴렌류, 스페란드류, 환상 올리고펩티드류 등을 들 수 있다. 다분자계 호스트 화합물로서는, 요소류, 티오요소류, 디옥시콜산류, 퍼히드로트리페닐렌류, 트리-o-티모티드류, 비안트릴류, 스피로비플루오렌류, 시클로포스파젠류, 모노알콜류, 디올류, 아세틸렌알콜류, 히드록시벤조페논류, 페놀류, 비스페놀류, 트리스페놀류, 테트라키스페놀류, 폴리페놀류, 나프톨류, 비스나프톨류, 디페닐메탄올류, 카르복실산아미드류, 티오아미드류, 비크산텐류, 카르복실산류, 이미다졸류, 히드로퀴논류 등을 들 수 있다. 고분자계 호스트 화합물로서는, 셀룰로오스류, 전분류, 키친류, 키토산류, 폴리비닐알콜류, 1,1,2,2-테트라키스페닐에탄을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류, α,α,α',α'-테트라키스페닐크실렌을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류 등을 들 수 있다.Examples of the monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, kryptands, cyclopanes, azacyclopanes, calix arenes, cyclotriveratrilenes, spheroids, and cyclic oligopeptides. . Examples of the multimolecular host compounds include urea, thioureas, dioxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-timoteds, biantryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, b Xanthenes, carboxylic acids, imidazoles, hydroquinones, etc. are mentioned. Examples of the high molecular host compound include celluloses, starches, kitchens, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm type polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, and α, α, and α. The polyethyleneglycol arm type polymer etc. which have ', (alpha)'-tetrakisphenyl xylene as a core are mentioned.

유기계 호스트 화합물로서는, 그밖에 유기 인 화합물, 유기 규소 화합물 등도 들 수 있다. Examples of the organic host compound include organophosphorus compounds and organosilicon compounds.

무기계 호스트 화합물로서는, 산화티탄, 그래파이트, 알루미나, 천이 금속 디칼고게나이트, 불화란탄, 점토광물(몬모릴로나이트 등), 은염, 규산염, 인산염, 제올라이트, 실리카, 다공질 유리 등을 들 수 있다. Examples of the inorganic host compound include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal decalgogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, porous glass, and the like.

유기 금속 화합물에도 호스트 화합물로서의 성질을 보이는 것이 있으며, 예컨대 유기 알루미늄 화합물, 유기 티타늄 화합물, 유기 붕소 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 인듐 화합물, 유기 갈륨 화합물, 유기 텔루늄 화합물, 유기 주석 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 마그네슘 화합물 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 금속염이나 유기 금속 착체 등을 호스트 화합물로서 이용하는 것도 가능하다. 유기 금속 화합물계 호스트 화합물은 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. The organometallic compound also exhibits properties as a host compound. For example, an organoaluminum compound, an organotitanium compound, an organoboron compound, an organozinc compound, an organo indium compound, an organ gallium compound, an organo tellurium compound, an organotin compound, an organo zirconium compound And organic magnesium compounds. It is also possible to use the metal salt of an organic carboxylic acid, an organometallic complex, etc. as a host compound. The organometallic compound-based host compound is not particularly limited to these.

제2 양상에 따른 연료 조성물에 따르면, 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물로부터 방출시킨 연료 물질을 연료 전지에 공급하여 발전이 이루어진다. 분자 화합물로부터 연료 물질을 방출시킨 후의 상대 화합물과 분자 화합물에서는 색, 결정 형태 등에 있어서 상이한 특성을 가지므로, 제2 양상에서는, 이 지표 특성의 변화를 이용하여 연료 조성물 중의 연료 물질의 존재량을 검지한다. 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물의 지표 특성을 「S100」이라고 하고, 상대 화합물의 지표 특성을 「S0」이라고 한 경우, 연료 조성물의 지표 특성이 「S100」을 보이면, 이 연료 조성물 중에는 연료 물질이 포화 상태로 포함되어 있다. 연료 조성물의 지표 특 성이 「S0」이라면, 연료 조성물 중에 연료 물질은 존재하지 않고, 연료 물질을 방출한 후의 상대 화합물뿐이다. 연료 조성물의 지표 특성이 「S100」과 「S0」 사이의 값을 보이는 것이라면, 그 지표 특성에 따른 양의 연료 물질이 연료 조성물 중에 존재하게 된다. According to the fuel composition according to the second aspect, power generation is performed by supplying the fuel material released from the molecular compound of the fuel material and the counterpart compound to the fuel cell. Since the relative compound and the molecular compound after the fuel substance is released from the molecular compound have different characteristics in color, crystal form, etc., in the second aspect, the amount of fuel substance present in the fuel composition is detected using the change in the indicator property. do. Case where the surface characteristics of the molecular compound of the fuel material and the relative compounds referred to as "S 100", and the surface characteristics of the external compounds as "S 0", the surface characteristics of the fuel composition visible to "S 100", while the fuel composition Fuel material is contained in saturation. If the index characteristic of the fuel composition is "S 0 ", there is no fuel substance in the fuel composition, and only the relative compound after releasing the fuel substance. If the index characteristic of the fuel composition shows a value between "S 100 " and "S 0 ", the amount of fuel substance according to the index characteristic is present in the fuel composition.

이러한 지표 특성은 전기 신호로 변환하는 등으로, 용이하게 정량화할 수 있다. 이 지표 특성의 종류에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 지표 특성으로서 「색」을 채용한 경우에는, 눈으로 보아 확인함에 의한 연료 조성물의 외관 관찰로 연료 물질의 잔류 파악도 용이하게 할 수 있어, 유리하다. Such index characteristics can be easily quantified by converting them into electrical signals. Although there is no restriction | limiting in particular about the kind of this indicator characteristic, When employing "color" as an indicator characteristic, it is easy to grasp | ascertain the residual of a fuel substance by visual observation of the fuel composition by visual confirmation, and it is advantageous. .

지표 특성으로서 「색」을 채용하기 위해서는, 상대 화합물로서, 단독인 경우(분자 화합물로부터 연료 물질을 방출한 후, 혹, 연료 물질과 분자 화합물을 형성하지 않은 상태)와, 연료 물질과의 분자 화합물을 형성한 경우에 있어서 색이 변화되는 것을 이용하는 것이 바람직하다. In order to adopt "color" as an index characteristic, as a counterpart compound, when used alone (after releasing a fuel substance from a molecular compound, or not forming a fuel substance and a molecular compound), the molecular compound of a fuel substance It is preferable to use what changes a color in the case of forming.

이와 같이 색이 변화되는 호스트 화합물로서는, 전술한 호스트 화합물에 발색성의 관능기를 갖는 것이 적합하다. 그 구체적인 예로서, 하기 화학식 1로 나타내어지는, 이미다졸류에 발색성의 관능기가 도입된 호스트 화합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다: Thus, as a host compound which changes color, what has a coloring functional group in the above-mentioned host compound is suitable. Specific examples thereof include, but are not limited to, host compounds having a coloring functional group introduced into imidazoles represented by the following general formula (1):

Figure 112006050872372-pct00001
Figure 112006050872372-pct00001

상기 식에서, R1, R2는 상이하거나 동일할 수 있고, 각각 수소 원자, 메톡시기, 아미노기, 디메틸아미노기, 니트로기 또는 할로겐 원자를 나타내며, R3은 니트로기, 시아노기, 에톡시카르보닐기, 아세틸기 또는 포르밀기를 나타내고, R4, R5는 각각 수소 원자를 나타내거나, 또는 서로 결합하여 축합 고리를 형성하는 것을 나타내며, R6은 수소 원자, 탄소수 1~4의 알킬기, 페닐기, 혹은 메톡시기, 아미노기, 디메틸아미노기, 니트로기 또는 할로겐 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 치환된 페닐기를 나타낸다.Wherein R 1 and R 2 may be different or the same and each represents a hydrogen atom, a methoxy group, an amino group, a dimethylamino group, a nitro group or a halogen atom, and R 3 represents a nitro group, cyano group, ethoxycarbonyl group or acetyl Group or formyl group, R 4 and R 5 each represent a hydrogen atom or combine with each other to form a condensed ring, and R 6 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a methoxy group Or a phenyl group substituted with one or two or more selected from the group consisting of an amino group, a dimethylamino group, a nitro group or a halogen atom.

상기 화학식 1로 나타내어지는 이미다졸계 호스트 화합물로서는, 예컨대, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(2-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(3-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(4-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-아미노페닐)-2-(2-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-아미노페닐)-2-(3-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(4-니트로페닐)이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(2-니트로페닐)-1-메틸이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(3-니트로페닐)-1-메틸이미다졸, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(4-니트로페닐)-1-메틸이미다졸, 2-(2-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(3-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(4-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-메틸-2-(2-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-메틸-2-(3-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-메틸-2-(4-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-페닐-2-(2-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-페닐-2-(4-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-(4-니트로페닐)-2-(4-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 1-(4-메톡시페닐)-2-(4-니트로페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. As imidazole type host compound represented by the said Formula (1), for example, 4, 5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (2-nitrophenyl) imidazole, 4, 5-bis (4-methoxyphenyl) ) -2- (3-nitrophenyl) imidazole, 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (4-nitrophenyl) imidazole, 4,5-bis (4-aminophenyl) -2 -(2-nitrophenyl) imidazole, 4,5-bis (4-aminophenyl) -2- (3-nitrophenyl) imidazole, 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (4 -Nitrophenyl) imidazole, 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (2-nitrophenyl) -1-methylimidazole, 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2 -(3-nitrophenyl) -1-methylimidazole, 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (4-nitrophenyl) -1-methylimidazole, 2- (2-nitro Phenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (3-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (4-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d ] Imidazole, 1-methyl-2- (2-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 1-methyl-2- (3-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] All , 1-methyl-2- (4-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 1-phenyl-2- (2-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 1 -Phenyl-2- (4-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 1- (4-nitrophenyl) -2- (4-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imide Dazole, 1- (4-methoxyphenyl) -2- (4-nitrophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, etc. are mentioned, It is not limited to these.

이들 호스트 화합물은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다. These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

이들 호스트 화합물은 연료 물질과 포접 화합물을 형성하는 것이라면, 어떠한 형상의 화합물이라도 상관없다. These host compounds may be compounds of any shape as long as they form a clathrate compound with a fuel substance.

전술한 호스트 화합물 중, 유기계 호스트 화합물은, 무기계 다공질 물질에 담지시킨 유기?무기 복합 소재로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 유기계 호스트 화합물을 담지하는 다공질 물질로서는, 실리카류, 제올라이트류, 활성탄류 외에, 점토광물류, 몬모릴로나이트류 등의 층간 화합물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 유기?무기 복합 소재는, 전술한 유기계 호스트 화합물을, 이것을 용해할 수 있는 용매에 용해시켜, 그 용액을 다공질 물질 중에 함침시켜, 용매를 건조, 감압 건조하는 등의 방법으로 제조할 수 있다. 다공질 물질에 대한 유기계 호스트 화합물의 담지량으로서는 특별히 제한은 없지만, 통상의 경우, 다공질 물질 에 대하여 10~80 중량% 정도이다. Of the host compounds described above, the organic host compound may be used as an organic-inorganic composite material supported on an inorganic porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include, but are not limited to, interlayer compounds such as clay minerals and montmorillonite, in addition to silicas, zeolites, and activated carbons. The organic-inorganic composite material can be prepared by dissolving the organic host compound described above in a solvent capable of dissolving it, impregnating the solution in a porous substance, and drying the solvent and drying under reduced pressure. Although there is no restriction | limiting in particular as an amount of support of an organic type host compound with respect to a porous material, Usually, it is about 10 to 80 weight% with respect to a porous material.

4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(3-니트로페닐)이미다졸 등의 호스트 화합물을 이용하여 연료 물질의 포접 화합물을 합성하는 방법으로서는, 연료 물질과 호스트 화합물을 직접 접촉, 혼합하는 방법을 들 수 있고, 이에 따라, 연료 물질을 포접한 포접 화합물을 용이하게 합성할 수 있다. 호스트 화합물을 연료 물질에 가열 등을 하여 용해시킨 후, 재결정함에 의해서도 포접 화합물을 합성할 수 있다. As a method of synthesizing a clathrate compound of a fuel substance using a host compound such as 4,5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (3-nitrophenyl) imidazole, the fuel substance and the host compound are directly contacted, The mixing method is mentioned, and the clathrate compound which contained the fuel substance can be synthesize | combined easily by this. The clathrate compound can also be synthesized by recrystallization after dissolving the host compound in a fuel material by heating or the like.

포접 화합물의 합성을 함에 있어서, 연료 물질과 호스트 화합물을 접촉시키는 온도는 특별히 제한은 없지만, 상온~100℃ 정도가 바람직하다. 이 때의 압력 조건에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 상압 환경에서 행하는 것이 바람직하다. 연료 물질과 호스트 화합물을 접촉시키는 시간에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 작업 효율 등의 면에서 0.01~24시간 정도로 하는 것이 바람직하다. In the synthesis of the clathrate compound, the temperature at which the fuel substance and the host compound are brought into contact with each other is not particularly limited, but the room temperature to about 100 ° C. is preferable. Although there is no restriction | limiting in particular also about the pressure condition at this time, It is preferable to carry out in an atmospheric pressure environment. Although there is no restriction | limiting in particular also about the time which makes a fuel material and a host compound contact, It is preferable to set it as about 0.01 to 24 hours from a viewpoint of work efficiency.

호스트 화합물과 접촉시키는 연료 물질은, 고순도의 연료가 바람직하지만, 연료 물질의 선택적 포접능을 갖은 호스트 화합물을 이용하는 경우에는, 연료 물질과 다른 성분과의 혼합 액체라도 좋다. The fuel material to be brought into contact with the host compound is preferably a fuel of high purity, but in the case of using a host compound having selective inclusion ability of the fuel material, a mixed liquid of the fuel material and other components may be used.

이와 같이 하여 얻어지는 포접 화합물은, 이용한 호스트 화합물의 종류, 연료 물질과의 접촉 조건 등에 따라서 다르기도 하지만, 통상 호스트 화합물 1 몰에 대하여 연료 물질 분자 0.1~10 몰을 포접한 포접 화합물이다. The clathrate compound thus obtained is a clathrate compound in which 0.1 to 10 moles of fuel substance molecules are contained with respect to 1 mole of the host compound, although it may vary depending on the kind of the host compound used, the contact conditions with the fuel substance, and the like.

이와 같이 하여 얻어진 포접 화합물은 상온?상압 환경에 있어서, 장기간에 걸쳐 연료 물질을 안정적으로 저장할 수 있다. 더구나, 이 포접 화합물은 경량이며 취급성도 우수하고, 일반적으로는 고체형이기 때문에, 유리, 금속, 플라스틱 등의 용기에 넣어 용이하게 저장할 수 있어, 액체 누설의 문제도 해소된다. 또한, 통상 가스형 또는 액체형의 연료 물질이 포접화에 의해 고체형으로 됨으로써, 극물이나 위험물로서의 성질을 피할 수 있게도 된다. 나아가서는, 연료 물질이 갖는 화학적 반응성을 저감할 수 있게 되어, 예컨대 금속에 대한 부식성 등도 완화할 수 있게 된다. The clathrate compound thus obtained can stably store a fuel substance over a long period of time in a normal temperature and atmospheric pressure environment. Moreover, since the clathrate compound is light in weight and excellent in handleability, and is generally solid, it can be easily stored in a container such as glass, metal, or plastic, thereby eliminating the problem of liquid leakage. In addition, since the gaseous or liquid fuel material is usually made solid by inclusion, it may be possible to avoid the properties as a foreign matter or a dangerous substance. Further, the chemical reactivity of the fuel substance can be reduced, for example, the corrosiveness to metals, etc. can be reduced.

포접 화합물 등의 분자 화합물로 된 상태에서 연료 물질을 추출하는 방법으로서는, 특별히 제한은 없지만, 이것을 가열함으로써 용이하게 추출할 수 있다. 구체적으로는, 분자 화합물이 포접 화합물인 경우, 이용한 호스트 화합물의 종류에 따라 다르기도 의하지만, 상온~200℃ 정도로 가열하면 되고, 이에 따라 용이하게 포접 화합물 속에서 연료 물질을 방출시켜 각종 용도로 이용할 수 있다. 이 경우, 가열 방법에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 열전 소자(펠티에 소자 등)나 잉크젯프린터 헤드(서멀 방식 등) 등이 있으며, 또한, 표면 탄성파 소자 등을 조합시켜 이용하더라도 좋다. Although there is no restriction | limiting in particular as a method of extracting a fuel substance in the state which consists of molecular compounds, such as a clathrate compound, It can extract easily by heating this. Specifically, in the case where the molecular compound is a clathrate compound, depending on the type of host compound used, the molecular compound may be heated at about room temperature to about 200 ° C., thereby easily releasing the fuel material in the clathrate compound for use in various applications. Can be. In this case, there is no restriction | limiting in particular about a heating method, There exist a thermoelectric element (such as a Peltier element), an inkjet printer head (thermal system, etc.), etc. Moreover, you may use combining a surface acoustic wave element or the like.

포접 화합물 등의 분자 화합물을 물에 접촉시킴으로써, 연료 물질을 이 물 속에 용출시킴으로써 연료 물질을 추출하는 것도 가능하다. 이 경우, 물은 연료 물질의 수용액이라도 좋고, 포접 화합물 등의 분자 화합물로부터의 연료 물질의 용출로 적절하게 사용 목적에 따른 농도의 연료 물질 수용액을 조제하여 연료 전지에 공급하면 된다.It is also possible to extract a fuel substance by making molecular compounds, such as a clathrate compound, contact with water, and eluting a fuel substance in this water. In this case, the water may be an aqueous solution of a fuel substance, or an aqueous fuel substance solution having a concentration appropriate to the purpose of use may be prepared by supplying the fuel cell with elution of the fuel substance from molecular compounds such as clathrate compounds.

포접 화합물로부터 연료 물질을 방출한 후의 호스트 화합물은, 그 연료 물질에 대한 선택적 포접능을 가지며, 연료 물질의 포접화에 유효하게 재이용할 수 있 다. The host compound after releasing the fuel material from the clathrate compound has a selective clathability to the fuel material, and can be effectively reused for inclusion of the fuel material.

제2 양상에 있어서는 예컨대, 분자 화합물로부터 연료 물질을 방출한 후의 상대 화합물과, 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물에 대해 각각 미리 색 등의 지표 특성을 파악해 두고서, 연료 조성물의 지표 특성을 이들의 지표 특성과 대비함으로써, 용이하게 연료 조성물 중의 연료 물질량을 검지할 수 있다. 지표 특성으로서 색을 이용하는 경우, 색도계 등을 이용하여 색을 정량화하고, 이에 따라 연료 물질량을 정확하게 구하는 것도 가능하다. In the second aspect, for example, the indicator properties of the fuel composition and the indicator compounds after the fuel substance is released from the molecular compound and the fuel compounds and the molecular compounds of the partner compound are grasped in advance, respectively, and the indicator properties of the fuel composition are determined by these indicators. By contrast with the characteristic, the amount of fuel substance in the fuel composition can be easily detected. When color is used as an index characteristic, it is also possible to quantify color using a colorimeter and the like, thereby accurately determining the amount of fuel substance.

제2 양상에 따르면, 연료 전지용 연료 물질과 상대 화합물의 분자 화합물을 함유하는 연료 전지용 연료 조성물 중의 상기 연료 물질의 존재량을 상기 분자 화합물 및/또는 상대 화합물의 지표 특성과 상기 연료 조성물의 지표 특성을 대비함으로써, 용이하게 검지할 수 있다. According to the second aspect, the amount of the fuel substance present in the fuel composition for fuel cell containing the fuel compound for fuel cell and the molecular compound of the counter compound is determined by the indicator property of the molecular compound and / or counter compound and the indicator property of the fuel composition. By contrast, it can be detected easily.

특히, 이 지표 특성으로서 색을 이용함으로써, 눈으로 보아 확인하여, 연료 물질의 잔량을 용이하게 확인하는 것도 가능하게 된다. 이 경우, 상대 화합물로서, 발색성의 관능기를 갖는 것을 이용함으로써, 분자 화합물의 색과 상대 화합물의 색에, 명확한 차이를 붙여, 보다 한층 용이하게 잔량 확인을 할 수 있게 된다. In particular, by using color as this index characteristic, it becomes possible to visually confirm and to easily confirm the residual amount of fuel substance. In this case, by using the thing which has a coloring functional group as a counterpart compound, a clear difference is made to the color of a molecular compound and the color of a counterpart compound, and it becomes possible to confirm a residual amount more easily.

제2 양상은, 고체 고분자 전해질형 연료 전지, 특히 휴대용 소형 연료 전지로서 유망시되고 있는 다이렉트 메탄올형 연료 전지의 연료 전지용 연료의 잔량의 검지 방법으로서 유용하지만, 하등 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 연료 전지에 적용 가능하다.The second aspect is useful as a method for detecting the remaining amount of fuel for a fuel cell of a direct methanol fuel cell, which is promising as a solid polymer electrolyte fuel cell, in particular, a portable small fuel cell. Applicable to the battery.

이하 실시예를 들어 제2 양상을 보다 구체적으로 설명하지만, 제2 양상은 그 요지를 넘지 않는 한, 하등 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. The second aspect will be described in more detail with reference to the following Examples, but the second aspect is not limited to the following Examples as long as they do not exceed the gist thereof.

한편, 이하에 있어서, 연료 물질을 포접하는 호스트 화합물로서는, 4,5-비스(4-메톡시페닐)-2-(3-니트로페닐)-1H-이미다졸(이하 「BMNI」이라 약기함)을 이용하고, 연료 물질로서는 메탄올을 이용했다. BMNI의 결정의 색은 노란색이다. In addition, as a host compound below which a fuel substance is included, 4, 5-bis (4-methoxyphenyl) -2- (3-nitrophenyl) -1H-imidazole (it abbreviates as "BMNI" hereafter). Was used, and methanol was used as the fuel material. The color of the BMNI crystal is yellow.

실시예 9 Example 9

BMNI를 메탄올에 가열 용해하여 재결정을 함으로써, BMNI:메탄올=1:1(몰비)의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 얻어진 메탄올 포접 화합물의 색은 진한 빨간색이었다. BMNI was dissolved in methanol by heating to recrystallize to obtain a solid methanol clathrate compound of BMNI: methanol = 1: 1 (molar ratio). The color of the obtained methanol inclusion compound was dark red.

이 메탄올 포접 화합물을 용기에 넣어 100℃로 가열한 바, 메탄올이 방출되고, 메탄올의 방출에 따라 결정 중의 메탄올이 서서히 감소함으로써, 용기 내의 결정의 색이 진한 빨간색에서 BMNI의 노란색으로 변화되었다. When this methanol clathrate compound was put into a container and heated to 100 ° C., methanol was released, and methanol in the crystal gradually decreased as the methanol was released, thereby changing the color of the crystal in the container from dark red to yellow of BMNI.

따라서, 색의 변화에 의해 메탄올의 잔량을 확인할 수 있었다. Therefore, the residual amount of methanol was confirmed by the change of color.

실시예 10Example 10

실시예 9와 같은 식으로 하여 얻어진 메탄올 포접 화합물을 컬럼에 채우고, 이 컬럼에 물을 통수한 바, 메탄올이 물 쪽으로 용출되어, 메탄올의 용출에 따라 결정 중의 메탄올이 서서히 감소함으로써, 컬럼 내의 결정의 색이 진한 빨간색에서 BMNI의 노란색으로 변화되었다. The methanol clathrate compound obtained in the same manner as in Example 9 was charged to the column, and water was passed through the column. As a result, methanol was eluted to the water side, and methanol in the crystal gradually decreased with the elution of methanol, thereby reducing the amount of crystal in the column. The color changed from dark red to yellow in BMNI.

따라서, 색의 변화에 의해 메탄올의 잔량을 확인할 수 있었다. Therefore, the residual amount of methanol was confirmed by the change of color.

실시예 11Example 11

전해질막?전극 접합체(MEA)를 다음과 같이 하여 제작했다. 전해질막으로서 는 파플루오로술폰산계의 이온 교환막인 Nafion을 이용했다. 담지 촉매에는 Pt 입자를 이용하여, 전자 전도성을 갖게 하기 위해서 아세틸렌 블랙에 담지시켰다. Pt 담지량은 아세틸렌 블랙에 대하여 50 중량%로 했다. 이 Pt 담지 촉매와 5 중량% Nafion 용액을 혼합하여 스프레이 브러시를 이용하여 전해질막에 불어서 발라 전극층을 부착시켰다. 전극층을 부착시킨 막은, 건조기 속에서 90℃에서 1시간 건조시킨 후, 테플론판으로 사이에 끼워, 핫프레스기에 의해, 130℃, 20 MPa로 30분간 프레스하여, 전해막과 전극을 접합시켰다. An electrolyte membrane electrode assembly (MEA) was produced as follows. As the electrolyte membrane, Nafion, which is an ion exchange membrane of a pafluorosulfonic acid type, was used. The supported catalyst was supported on acetylene black in order to give electron conductivity by using Pt particles. Pt loading amount was 50 weight% with respect to acetylene black. The Pt supported catalyst and the 5 wt% Nafion solution were mixed and blown onto the electrolyte membrane using a spray brush to attach the electrode layer. After drying at 90 degreeC for 1 hour in the drier, the membrane which affixed the electrode layer was sandwiched between Teflon boards, and it pressed at 130 degreeC and 20 Mpa for 30 minutes with the hot press, and the electrolytic membrane and the electrode were bonded together.

제작한 전해질막?전극 접합체를 이용하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 메탄올 포접 화합물과 물을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 1에 있어서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드), 4는 산화제 유로, 5는 연료 흡수체이다. 연료 흡수체(5)에 접하여, 포접 화합물조(6)와 수조(7)를 설치했다. 이들 조(6, 7)에는 각각 가열체(6A, 7A)가 마련되어 있어, 각각 조 안의 수용물을 가열할 수 있도록 구성되어 있다. Using the produced electrolyte membrane electrode assembly, as shown in Fig. 1, a direct methanol fuel cell system for supplying a methanol inclusion compound and water was assembled. In Fig. 1, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), 3 is an electrode (cathode), 4 is an oxidant flow path, and 5 is a fuel absorber. The clathrate compound tank 6 and the water tank 7 were provided in contact with the fuel absorber 5. The heating bodies 6A and 7A are provided in these tanks 6 and 7, respectively, and are comprised so that the water in a tank can be heated, respectively.

포접 화합물조(6)에는 실시예 9에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣어, 가열체(6A)에 의해 100℃로 가열하여 메탄올을 포접 화합물로부터 방출시켜 연료 흡수체(5)에 공급하는 동시에, 수조(7) 내의 물을 가열체(7A)에 의해 100℃로 가열하여 연료 흡수체(5)에 공급했다. 연료 흡수체(5)에의 공급량은 메탄올:물=20:80(중량비)으로 이 비율은 20 중량%의 메탄올 수용액을 공급하는 것과 동등하다. In the clathrate compound tank 6, the methanol clathrate compound prepared in Example 9 was placed, heated to 100 ° C. by the heating body 6A, the methanol was released from the clathrate compound, and fed to the fuel absorber 5, and the water tank ( The water in 7) was heated to 100 ° C. by the heating body 7A and supplied to the fuel absorber 5. The supply amount to the fuel absorber 5 is methanol: water = 20:80 (weight ratio), and this ratio is equivalent to supplying 20weight% of aqueous methanol solution.

그 결과, 전류 밀도 100 mA/cm2일 때, 0.48 V의 기전력을 달성할 수 있었다. 또한, 포접 화합물조(6) 내의 메탄올 포접 화합물의 색 변화에 기초하여 메탄올의 잔량을 충분히 파악할 수 있었다. As a result, an electromotive force of 0.48 V was achieved when the current density was 100 mA / cm 2 . Moreover, the residual amount of methanol was fully grasped | ascertained based on the color change of the methanol clathrate compound in clathrate compound tank 6.

실시예 12Example 12

실시예 11과 같은 식으로 하여 제작한 전해질막?전극 접합체(MEA)를 이용하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 2에서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드)이다. 산화제 유로 및 연료 흡수체는 도시하지 않았다. 6은 포접 화합물조이며, 가열체(6A)를 구비한다. 11은 농도 조정조, 12는 CO2 제거 수단이다. Using an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) prepared in the same manner as in Example 11, as shown in Fig. 2, a direct methanol fuel cell system for supplying an aqueous methanol solution was assembled. In Fig. 2, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), and 3 is an electrode (cathode). The oxidant flow path and the fuel absorber are not shown. 6 is a clathrate compound tank and is equipped with the heating body 6A. 11 is a concentration adjustment tank and 12 is a CO 2 removal means.

포접 화합물조(6)에는 실시예 9에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣어, 가열체(6A)에 의해 100℃로 가열하여 메탄올을 포접 화합물로부터 방출시켜 농도 조정조(11)에 공급하고, 20 중량%의 메탄올 수용액을 조제하여, 전해질막?전극 접합체의 연료 흡수체에 송급했다. The clathrate compound tank 6 prepared in Example 9 was placed in the clathrate compound tank 6, heated to 100 ° C. by the heating body 6A, methanol was released from the clathrate compound, and supplied to the concentration adjusting tank 11, 20% by weight. Aqueous methanol solution was prepared and fed to the fuel absorber of the electrolyte membrane electrode assembly.

농도 조정조(11)에는 애노드(2)에서 사용되어 메탄올 농도가 낮아진 회수수가 CO2 제거 수단(12)으로 처리한 후 순환된다. 캐소드(3)에서 발생한 물도 농도 조정조(11)에 회수되어 메탄올 수용액의 조정에 이용된다. In the concentration adjusting tank 11, the recovered water used in the anode 2 and lowered in methanol concentration is circulated after treatment with the CO 2 removal means 12. Water generated in the cathode 3 is also collected in the concentration adjusting tank 11 and used for adjusting the methanol aqueous solution.

그 결과, 문제없이 발전할 수 있고, 또한 포접 화합물의 색이 서서히 진한 빨간색에서 노란색으로 변화함으로써, 메탄올 잔량의 변화를 확인할 수 있었다. As a result, it was possible to develop without problems, and the change in the residual amount of methanol was confirmed by gradually changing the color of the clathrate compound from dark red to yellow.

실시예 13Example 13

실시예 11과 같은 식으로 하여 제작한 전해질막?전극 접합체(MEA)를 이용하 여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 3에서, 1은 전해질막, 2는 전극(애노드), 3은 전극(캐소드)이다. 산화제 유로 및 연료 흡수체는 도시하지 않았다. 6은 포접 화합물조이며, 7은 수조이다. Using an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) prepared in the same manner as in Example 11, as shown in FIG. 3, a direct methanol fuel cell system for supplying an aqueous methanol solution was assembled. In FIG. 3, 1 is an electrolyte membrane, 2 is an electrode (anode), and 3 is an electrode (cathode). The oxidant flow path and the fuel absorber are not shown. 6 is a clathrate compound tank, and 7 is a water tank.

포접 화합물조(6)에는 실시예 9에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣고, 이 포접 화합물조(6)에 수조(7)로부터의 물을 공급하여 메탄올 포접 화합물을 물과 접촉시킴으로써, 수중에 메탄올을 방출시켜, 20 중량%의 메탄올 수용액을 조제하여, 전해질막?전극 접합체의 연료 흡수체에 송급했다. The clathrate compound tank 6 prepared in Example 9 was placed in the clathrate compound tank 6, and water from the water tank 7 was supplied to the clathrate compound tank 6 to bring the methanol clathrate compound into contact with water, thereby bringing methanol into the water. 20 weight% aqueous methanol solution was prepared, and it supplied to the fuel absorber of electrolyte membrane electrode assembly.

그 결과, 문제없이 발전할 수 있고, 또한 포접 화합물의 색이 서서히 진한 빨간색에서 노란색으로 변화함으로써, 메탄올 잔량의 변화를 확인할 수 있었다. As a result, it was possible to develop without problems, and the change in the residual amount of methanol was confirmed by gradually changing the color of the clathrate compound from dark red to yellow.

[3] 다음에 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료, 고체 전해질형 연료 전지 및 그 사용 방법에 관해서 설명한다. [3] Next, a fuel for a solid electrolyte fuel cell, a solid electrolyte fuel cell and a method of using the third aspect will be described.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료는, 액체 유기 연료와, 상기 액체 유기 연료와 착체 또는 분자 화합물을 형성하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. The fuel for solid electrolyte fuel cells of the third aspect includes a liquid organic fuel and a compound which forms a complex or molecular compound with the liquid organic fuel.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지의 사용 방법은, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막을 구비한 고체 전해질형 연료 전지의 사용 방법에 있어서, 상기 연료극에, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급하는 것을 특징으로 한다. A method of using a solid electrolyte fuel cell according to a third aspect is a method of using a solid electrolyte fuel cell including a fuel electrode, an oxidant electrode, and a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode. It is characterized by supplying the fuel for the solid electrolyte fuel cell described above.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지는, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극 과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막과, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 구비한 것을 특징으로 한다. The solid electrolyte fuel cell of the third aspect includes a fuel electrode, an oxidant electrode, a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode, and the fuel for the solid electrolyte fuel cell described above.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지는 또한, 연료극과, 산화제극과, 상기 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막을 구비한 고체 전해질형 연료 전지에 있어서, 상기 연료극에, 상기한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급하는 연료 공급 수단을 갖춘 것을 특징으로 한다. The solid electrolyte fuel cell of the third aspect further includes a solid electrolyte fuel cell including a fuel electrode, an oxidant electrode, and a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidant electrode, wherein the solid electrolyte type is described in the fuel electrode. And a fuel supply means for supplying fuel for a fuel cell.

고체 전해질형 연료 전지에 이용하는 고체 전해질막에는 일반적으로 나피온(등록 상표) 등으로 대표되는, 높은 수소 이온 전도성을 갖는 고체 전해질막이 사용되고 있다. 이러한 고체 전해질막에 있어서의 높은 수소 이온 전도성은 이 고체 전해질막이 수분을 포함함에 따라 발현되는 것인데, 한편, 이 수분의 함유에 의해, 전술한 바와 같이, 메탄올과 같은 액체 유기 연료가 물에 용이하게 용해하여, 고체 전해질막 속을 이동하여 산화제극까지 도달하여 버리는 크로스오버의 발현을 재촉하게 된다. As the solid electrolyte membrane used in the solid electrolyte fuel cell, a solid electrolyte membrane having high hydrogen ion conductivity, typically represented by Nafion (registered trademark) or the like, is used. The high hydrogen ion conductivity in such a solid electrolyte membrane is expressed as the solid electrolyte membrane contains water. On the other hand, by containing water, a liquid organic fuel such as methanol can be easily introduced into the water as described above. It melt | dissolves and it moves in a solid electrolyte membrane, and it prompts the expression of the crossover which reaches to an oxidizing electrode.

제3 양상에서는, 연료극에 공급되는 액체 유기 연료 중에, 고체 전해질막을 투과할 수 없는, 액체 유기 연료와의 착체 또는 분자 화합물을 형성하는 화합물(이하 「포착성 화합물」이라고 부르는 경우가 있음)을 용해시킨다. 이에 따라, 연료극과 고체 전해질막 사이에, 액체 유기 연료를 포착하는 물질층이 형성된 상태가 되어, 액체 유기 연료의 통과가 억제되기 때문에, 크로스오버를 저감하는 것이 가능하게 된다. In the third aspect, a compound (sometimes referred to as "capture compound") that forms a complex with a liquid organic fuel or a molecular compound that cannot penetrate the solid electrolyte membrane is dissolved in the liquid organic fuel supplied to the anode. Let's do it. As a result, a material layer for trapping the liquid organic fuel is formed between the anode and the solid electrolyte membrane, and passage of the liquid organic fuel is suppressed, so that crossover can be reduced.

우선, 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료의 특징인 포착성 화합물 에 관해서 설명한다. First, a trapping compound which is characteristic of the fuel for solid electrolyte fuel cells of the third aspect will be described.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료에 있어서, 포착성 화합물은, 액체 유기 연료와 착체 또는 분자 화합물을 형성하는 화합물이라면 특별히 한정되지 않지만, 액체 유기 연료에 용해할 수 있고, 고체 전해질막을 투과하지 않는 화합물이며, 또한 황산, 당류, 알콜류, 아민류 및 강전해질류가 아닌 화합물인 것이 포착 효과의 점에서 유효하다. 또한, 연료 전지 내의 금속제 부품에 대하여 부식성이 적은 것, 전기 화학적으로 안정적이며, 또한 불휘발성인 것도 중요하다. 포착성 화합물로서는, 크라운에테르류, 크립탄드류, 시클로판류, 아자시클로판류, 칼릭스아렌류, 시클로트리베라트릴렌류, 스페란드류, 올리고펩티드류, 환상 올리고펩티드류, 요소류, 티오요소류, 디옥시콜산류, 퍼히드로트리페닐렌류, 트리-o-티모티드류, 비안트릴류, 스피로비플루오렌류, 시클로포스파젠류, 히드록시벤조페논류, 페놀류, 비스페놀류, 트리스페놀류, 테트라키스페놀류, 폴리페놀류, 나프톨류, 비스나프톨류, 카르복실산아미드류, 티오아미드류, 비크산텐류, 카르복실산류, 히드로퀴논류 등을 구체적인 예로서 들 수 있다. In the fuel for the solid electrolyte fuel cell of the third aspect, the trapping compound is not particularly limited as long as it is a compound which forms a complex or molecular compound with the liquid organic fuel, but can be dissolved in the liquid organic fuel and does not penetrate the solid electrolyte membrane. It is a compound which is not a compound, and is a compound other than sulfuric acid, sugars, alcohols, amines, and strong electrolytes from the point of capture effect. It is also important that the metal parts in the fuel cell have less corrosiveness, are electrochemically stable and nonvolatile. Examples of the capturing compound include crown ethers, kryptands, cyclopanes, azacyclopanes, calyx arenes, cyclotriveratrilenes, spheroids, oligopeptides, cyclic oligopeptides, ureas and thioureas. , Dioxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-timoteds, bianthryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetra Key phenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, carboxylic acid amides, thioamides, bixanthenes, carboxylic acids, hydroquinones and the like can be given as specific examples.

여기서, 분자 화합물이란, 단독으로 안정적으로 존재할 수 있는 화합물 2 종류 이상의 화합물이 수소 결합이나 반데르발스 힘 등으로 대표되는, 공유 결합 이외의 비교적 약한 상호 작용에 의해서 결합한 화합물이며, 수화물, 용매화물, 부가 화합물, 포접 화합물 등이 포함된다. Here, the molecular compound is a compound in which two or more kinds of compounds which may be stably present alone are bonded by relatively weak interactions other than covalent bonds represented by hydrogen bonds, van der Waals forces, and the like. Addition compounds, clathrate compounds and the like.

제3 양상에 따른 포착성 화합물은, 액체 유기 연료 내지 용매 등에 용해된 상태라도, 그 분자간 상호 작용 등에 의해 착체 또는 분자 화합물의 형성이 일어나 기 쉽고, 이에 따라 과잉의 액체 유기 연료가 포착됨으로써 크로스오버를 피할 수 있다. Even when the capturing compound according to the third aspect is dissolved in a liquid organic fuel, a solvent, or the like, formation of a complex or a molecular compound is likely to occur due to the intermolecular interaction or the like, so that an excess liquid organic fuel is trapped, thereby causing crossover. Can be avoided.

포착성 화합물로서는 보다 구체적으로는, 요소, 티오요소, 디옥시콜산, 콜산, 2,4-디히드록시벤조페논, 4,4'-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 4-메톡시페놀, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 4,4'-술포닐비스페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-에틸리덴비스페놀, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌, 1,1,2,2-테트라키스(3-메틸-4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-플루오로-4-히드록시페닐)에탄, α,α,α',α'-테트라키스(4-히드록시페닐)-p-크실렌, 테트라키스(p-메톡시페닐)에틸렌, 3,6,3',6'-테트라메톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라아세톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라히드록시-9,9'-비-9H-크산텐, 몰식자산, 몰식자산메틸, 카테킨, 비스-β-나프톨, 디펜산비스디시클로헥실아미드, 푸마르산비스디시클로헥실아미드, 1,1,2,2-테트라페닐에탄, 테트라키스(p-요오도페닐)에틸렌, 9,9'-비안트릴, 1,1,2,2-테트라키스(4-카르복시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-카르복시페닐)에탄, 아세틸렌디카르복실산, 히드로퀴논, 2-t-부틸히드로퀴논, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 2,5-비스(2,4-디메틸페닐)히드로퀴논 등을 들 수 있다.More specifically as the trapping compound, urea, thiourea, dioxycholic acid, cholic acid, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxybenzophenone, 2,2'-dihydroxybenzo Phenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 4-methoxyphenol, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'-sulfonylbisphenol, 2, 2'-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-ethylidenebisphenol, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol), 1,1 , 3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2- Tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro- 4-hydroxyphenyl) ethane, α, α, α ', α'-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3', 6'-tetramethoxy-9,9'-bi-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-non-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6 '-Tetrahydroxy-9,9'-non-9H-xanthene, malated asset, malated asset methyl, catechin, bis-β-naphthol, diphenic acid bis dicyclohexylamide, fumaric acid bis dicyclohexylamide, 1,1, 2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodophenyl) ethylene, 9,9'-bianthryl, 1,1,2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2 , 2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4-dimethyl Phenyl) hydroquinone etc. are mentioned.

이러한 포착성 화합물 중에서도, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에 틸렌과 같은 페놀계 화합물, 히드로퀴논과 같은 히드로퀴논류, 푸마르산비스디시클로헥실아미드와 같은 아미드류가 경제성, 착체 또는 분자 화합물 형성 능력의 면에서 유리하다. Among these capturing compounds, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis Phenolic compounds such as ethylene, hydroquinones such as hydroquinone, and amides such as bisdicyclohexylamide in (4-hydroxyphenyl) are advantageous in terms of economic efficiency, complex or molecular compound forming ability.

이들 포착성 화합물은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다. These trapping compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

액체 유기 연료로서는, C-H 결합을 갖는 액체 유기 연료가 바람직하게 이용되며, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알콜류; 디메틸에테르 등의 에테르류; 시클로헥산 등의 시클로파라핀류; 수산기, 카르복실기, 아미노기, 아미드기 등의 친수기를 갖는 시클로파라핀류; 시클로파라핀의 일치환체 또는 이치환체; 등을 이용할 수 있다. 여기서, 시클로파라핀류는 시클로파라핀 및 그 치환체를 말하며, 방향족 화합물 이외의 것이 이용된다. As a liquid organic fuel, the liquid organic fuel which has a C-H bond is used preferably, For example, Alcohol, such as methanol, ethanol, a propanol; Ethers such as dimethyl ether; Cycloparaffins such as cyclohexane; Cycloparaffins having hydrophilic groups such as hydroxyl, carboxyl, amino and amide groups; Mono- or di-substituted cycloparaffins; Etc. can be used. Here, cycloparaffins refer to cycloparaffin and its substituent, and things other than an aromatic compound are used.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료는, 이들 액체 유기 연료와, 전술한 포착성 화합물과 필요에 따라서 이용되는 용매를 포함하는 것이다. 포착성 화합물은 액체 유기 연료에 미리 용해시켜 놓더라도 좋고, 연료 전지를 운전할 때에, 연료 전지의 연료극에 액체 유기 연료와 포착성 화합물이 공급되도록, 연료극의 직전에서 양자를 혼합하더라도 좋다. The fuel for solid electrolyte fuel cells of the third aspect includes these liquid organic fuels, the aforementioned capturing compounds, and a solvent used as necessary. The capturing compound may be previously dissolved in the liquid organic fuel, or both may be mixed immediately before the fuel electrode such that the liquid organic fuel and the capturing compound are supplied to the fuel electrode of the fuel cell when the fuel cell is operated.

용매로서는 액체 유기 연료 및 포착성 화합물에 대한 용해성이 있는 것이면 되며, 통상, 물, 알콜류 등이 이용된다. As a solvent, what is necessary is just solubility with respect to a liquid organic fuel and a trapping compound, and water, alcohols, etc. are used normally.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료 중의 액체 유기 연료의 농도는 통상 5~90 중량%로서 이용된다. 액체 유기 연료 농도가 너무 낮으면 연료 효율이 나쁘고, 지나치게 높으면 안전성의 면에서 문제가 생긴다. The concentration of the liquid organic fuel in the fuel for solid electrolyte fuel cells of the third aspect is usually used as 5 to 90 wt%. Too low a liquid organic fuel concentration results in poor fuel efficiency, and too high a liquid problem.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료에 있어서, 상기 포착성 화합물의 농도는 0.001~1 mol/L의 범위로 하는 것이 바람직하다. 고체 전해질형 연료 전지용 연료 중의 포착성 화합물 농도가 너무 낮으면 포착성 화합물을 첨가함에 의한 크로스오버 억제 효과를 충분히 얻을 수 없고, 지나치게 높으면 경제적으로 불리하다. In the fuel for solid electrolyte fuel cells of the third aspect, the concentration of the capturing compound is preferably in the range of 0.001 to 1 mol / L. If the concentration of the trapping compound in the fuel for a solid electrolyte fuel cell is too low, the crossover suppression effect by adding the trapping compound cannot be sufficiently obtained, and if it is too high, it is economically disadvantageous.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료는 pH치가 4~8인 것이 바람직하다. 고체 전해질형 연료 전지용 연료의 pH치를 4~8의 범위로 함으로써, 고체 전해질막에 미치는 악영향이나, 연료 전지 내의 금속제 부재의 부식을 방지하여 연료 전지의 안정적인 운전에 기여할 수 있다. 따라서, pH치가 이 범위를 벗어나는 경우에는, 필요에 따라서 산 또는 알칼리 등의 pH 조정제를 첨가하더라도 좋다. It is preferable that pH for the solid electrolyte fuel cell fuel of a 3rd aspect is 4-8. By setting the pH value of the fuel for the solid electrolyte fuel cell in the range of 4 to 8, adverse effects on the solid electrolyte membrane and corrosion of the metal member in the fuel cell can be prevented and contribute to stable operation of the fuel cell. Therefore, when pH value is out of this range, you may add pH adjusters, such as an acid or an alkali, as needed.

이하 도면을 참조하여, 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 이용하는 본 발명의 고체 전해질형 연료 전지 및 그 사용 방법에 관해서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION With reference to drawings, the solid electrolyte fuel cell of this invention using the solid electrolyte fuel cell fuel of a 3rd aspect, and its use method are demonstrated.

도 4는 실시형태에 따른 고체 전해질형 연료 전지의 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment.

도 4에 있어서, 전극-전해질 접합체(21)는 연료극(22), 산화제극(23) 및 고체 고분자 전해질막(24)으로 구성된다. 연료극(22)은 베이스(22A) 및 촉매층(22B)으로 구성된다. 산화제극(23)은 베이스(23A) 및 촉매층(23B)으로 구성된다. 복수의 전극-전해질 접합체(21)가, 연료극측 세퍼레이터(25) 및 산화제극측 세퍼레이터(26)를 통해 전기적으로 접속되어, 연료 전지(30)가 구성된다. In FIG. 4, the electrode-electrolyte assembly 21 is composed of a fuel electrode 22, an oxidizer electrode 23, and a solid polymer electrolyte membrane 24. The anode 22 is composed of a base 22A and a catalyst layer 22B. The oxidizing electrode 23 is composed of a base 23A and a catalyst layer 23B. The plurality of electrode-electrolyte assemblies 21 are electrically connected through the fuel electrode side separator 25 and the oxidant electrode side separator 26 to form a fuel cell 30.

이와 같이 구성된 연료 전지(30)에 있어서, 각 전극-전해질 접합체(21)의 연료극(22)에는 연료극측 세퍼레이터(25)를 통해 연료(27)가 공급된다. 각 전극-전해질 접합체(21)의 산화제극(23)에는 산화제극측 세퍼레이터(26)를 통해 공기 혹은 산소 등의 산화제(28)가 공급된다. In the fuel cell 30 configured as described above, the fuel 27 is supplied to the fuel electrode 22 of each electrode-electrolyte assembly 21 through the fuel electrode side separator 25. An oxidant 28 such as air or oxygen is supplied to the oxidant electrode 23 of each electrode-electrolyte assembly 21 through the oxidant electrode side separator 26.

고체 고분자 전해질막(24)은 연료극(22)과 산화제극(23)을 이격하는 동시에, 양자 사이에서 수소 이온을 이동시키는 역할을 갖는다. 이 때문에, 고체 고분자 전해질막(24)은 수소 이온의 도전성이 높은 막인 것이 바람직하다. 또한, 화학적으로 안정적이며 기계적 강도가 높은 것이 바람직하다. The solid polymer electrolyte membrane 24 separates the fuel electrode 22 and the oxidant electrode 23 and has a role of transferring hydrogen ions therebetween. For this reason, it is preferable that the solid polymer electrolyte membrane 24 is a membrane with high conductivity of hydrogen ions. It is also desirable to be chemically stable and have high mechanical strength.

고체 고분자 전해질막(24)을 구성하는 재료로서는, 술폰기, 인산기, 포스폰기, 포스핀기 등의 강산기나, 카르복실기 등의 약산기 등의 극성기를 갖는 유기 고분자가 바람직하게 이용된다. 이러한 유기 고분자로서, 술폰화폴리(4-페녹시벤조일-1,4-페닐렌), 알킬술폰화폴리벤조이미다졸 등의 방향족 함유 고분자; 폴리스티렌술폰산 공중합체, 폴리비닐술폰산 공중합체, 가교알킬술폰산 유도체, 불소 수지 골격 및 술폰산으로 이루어지는 불소 함유 고분자 등의 공중합체; 아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과 같은 아크릴아미드류와 n-부틸메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트류를 공중합시켜 얻어지는 공중합체; 술폰기 함유 파플루오로카본(나피온(등록 상표, 듀퐁사 제조), 아시프렉스(아사히카세이사 제조)); 카르복실기 함유 파플루오로카본(프레미온(등록 상표) S막(아사히가라스사 제조)); 등이 예시되다. 이 중, 술폰화폴리(4-페녹시벤조일-1,4-페닐렌), 알킬술폰화폴리벤조이미다졸 등의 방향족 함유 고분자를 선택한 경우, 액체 유기 연료의 투과를 억제할 수 있어, 크로스오버 에 의한 전지 효율의 저하를 억제할 수 있다. As the material constituting the solid polymer electrolyte membrane 24, an organic polymer having a polar group such as a strong acid group such as a sulfone group, a phosphoric acid group, a phosphone group, a phosphine group, or a weak acid group such as a carboxyl group is preferably used. As such an organic polymer, Aromatic containing polymers, such as a sulfonated poly (4-phenoxy benzoyl-1, 4-phenylene) and an alkyl sulfonated polybenzoimidazole; Copolymers such as a polystyrene sulfonic acid copolymer, a polyvinyl sulfonic acid copolymer, a crosslinked alkyl sulfonic acid derivative, a fluorine resin skeleton and a fluorine-containing polymer composed of sulfonic acid; Copolymers obtained by copolymerizing acrylamides such as acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and acrylates such as n-butyl methacrylate; Sulfonic group-containing pafluorocarbon (Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Asifrex (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.)); Carboxyl group-containing pafluorocarbon (Premion (registered trademark) S film (made by Asahi Glass Corporation)); Etc. are illustrated. Among these, when aromatic-containing polymers such as sulfonated poly (4-phenoxybenzoyl-1,4-phenylene) and alkylsulfonated polybenzoimidazole are selected, permeation of liquid organic fuel can be suppressed and crossover The fall of battery efficiency by this can be suppressed.

연료극(22)의 베이스(22A) 및 산화제극(23)의 베이스(23A)로서는, 연료극(22), 산화제극(23) 모두 카본 페이퍼, 카본의 성형체, 카본의 소결체, 소결 금속, 발포 금속 등의 다공성 베이스를 이용할 수 있다. 이들 베이스의 발수 처리에는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 발수제를 이용할 수 있다. As the base 22A of the fuel electrode 22 and the base 23A of the oxidizing electrode 23, both of the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23 are carbon paper, a molded body of carbon, a sintered body of carbon, a sintered metal, a foamed metal, or the like. Of porous bases can be used. A water repellent such as polytetrafluoroethylene can be used for the water repellent treatment of these bases.

연료극(22)의 촉매로서는, 백금, 로듐, 팔라듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄, 레늄, 금, 은, 니켈, 코발트, 리튬, 란탄, 스트론튬, 이트륨 등이 예시된다. 이들 촉매는 단독으로 또는 2종류 이상 조합하여 이용할 수 있다. 산화제극(23)의 촉매로서도, 연료극(22)의 촉매와 같은 것을 이용할 수 있으며, 상기 예시 물질을 사용할 수 있다. 연료극(22) 및 산화제극(23)의 촉매는 같은 것을 이용하더라도 다른 것을 이용하더라도 좋다. Examples of the catalyst of the anode 22 include platinum, rhodium, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhenium, gold, silver, nickel, cobalt, lithium, lanthanum, strontium, yttrium, and the like. These catalysts can be used individually or in combination of 2 or more types. As the catalyst of the oxidant electrode 23, the same catalyst as that of the fuel electrode 22 can be used, and the above-described exemplary materials can be used. The catalysts of the fuel electrode 22 and the oxidant electrode 23 may use the same or different catalysts.

촉매를 담지하는 탄소 입자로서는, 아세틸렌 블랙(덴카 블랙(등록 상표, 덴키가가쿠고교사 제조), XC72(Vulcan사 제조) 등), 케첸 블랙, 카본나노튜브, 카본나노혼 등이 예시된다. 탄소 입자의 평균 입자 지름은 예컨대, 0.01~0.1 μm, 바람직하게는 0.02~0.06 μm로 한다. Examples of the carbon particles supporting the catalyst include acetylene black (Tenka Black (registered trademark, manufactured by Denki Chemical Co., Ltd.), XC72 (manufactured by Vulcan), etc.), Ketjen Black, carbon nanotubes, carbon nanohorns, and the like. The average particle diameter of the carbon particles is, for example, 0.01 to 0.1 m, preferably 0.02 to 0.06 m.

연료극(22) 및 산화제극(23)의 제작 방법은 특별히 제한은 없지만, 예컨대 다음과 같은 식으로 제작할 수 있다. 우선, 연료극(22) 및 산화제극(23)의 촉매의 탄소 입자에의 담지는 일반적으로 이용되고 있는 함침법에 의해서 행할 수 있다. 이어서, 촉매를 담지시킨 탄소 입자와 고체 고분자 전해질 입자를 용매에 분산시켜, 페이스트형으로 한 후, 이것을 베이스(22A, 23A)에 도포, 건조시킴으로써 연료 극(22) 및 산화제극(23)을 얻을 수 있다. Although the manufacturing method of the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23 is not specifically limited, For example, it can manufacture it as follows. First, supporting of the catalysts on the carbon particles of the fuel electrode 22 and the oxidant electrode 23 can be performed by an impregnation method which is generally used. Subsequently, the catalyst-carrying carbon particles and the solid polymer electrolyte particles are dispersed in a solvent to form a paste, and then applied to the bases 22A and 23A and dried to obtain the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23. Can be.

탄소 입자의 평균 입자 지름은 전술한 바와 같이 예컨대 0.01~O.1 μm로 한다. 촉매 입자의 평균 입자 지름은 예컨대 1~10 nm로 한다. 고체 고분자 전해질 입자의 평균 입자 지름은 예컨대 0.05~1 μm로 한다. 탄소 입자와 고체 고분자 전해질 입자는 예컨대, 중량비로 2:1~40:1의 범위에서 이용된다. 또한, 페이스트 중의 물과 용질과의 중량비는 예컨대, 1:2~10:1 정도로 한다. The average particle diameter of the carbon particles is, for example, 0.01 to 0.1 µm as described above. The average particle diameter of a catalyst particle shall be 1-10 nm, for example. The average particle diameter of the solid polymer electrolyte particles is, for example, 0.05 to 1 m. Carbon particles and solid polymer electrolyte particles are used, for example, in a weight ratio of 2: 1 to 40: 1. The weight ratio of water and solute in the paste is, for example, about 1: 2 to 10: 1.

베이스에의 페이스트의 도포 방법에 대해서는 특별히 제한이 없지만, 예컨대, 브러싱, 스프레이 도포 및 스크린 인쇄 등의 방법을 이용할 수 있다. 페이스트는 약 1 μm~2 mm의 두께로 도포된다. 페이스트를 도포한 후, 사용하는 고체 고분자 전해질의 불소 수지 등에 따른 가열 온도 및 가열 시간으로 가열하여, 연료극(22) 또는 산화제극(23)이 제작된다. 가열 온도 및 가열 시간은 이용하는 재료에 따라서 적절히 선택되지만, 예컨대, 가열 온도 100~250℃, 가열 시간 30초~30분으로 할 수 있다. There is no restriction | limiting in particular about the coating method of the paste to a base, For example, methods, such as brushing, spray application, and screen printing, can be used. The paste is applied to a thickness of about 1 μm to 2 mm. After the paste is applied, the fuel electrode 22 or the oxidizer electrode 23 is produced by heating at a heating temperature and a heating time according to the fluorine resin or the like of the solid polymer electrolyte to be used. Although heating temperature and heating time are suitably selected according to the material to be used, For example, it can be set as heating temperature of 100-250 degreeC, and heating time of 30 second-30 minutes.

고체 고분자 전해질막(24)은 이용하는 재료에 따라서 적절한 방법을 채용하여 제작할 수 있다. 예컨대, 고체 고분자 전해질막(24)을 유기 고분자 재료로 구성하는 경우, 유기 고분자 재료를 용매에 용해 내지 분산한 액체를, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 박리성 시트 등의 위에 캐스트하여 건조시킴으로써 얻을 수 있다. The solid polymer electrolyte membrane 24 can be produced by employing an appropriate method depending on the material used. For example, when the solid polymer electrolyte membrane 24 is made of an organic polymer material, the liquid obtained by dissolving or dispersing the organic polymer material in a solvent can be obtained by casting the liquid on a peelable sheet such as polytetrafluoroethylene and drying it. have.

이상과 같이 하여 제작한 고체 고분자 전해질막(24)을, 연료극(22) 및 산화제극(23)으로 사이에 끼워, 핫프레스하여, 전극-전해질 접합체(21)를 얻는다. 이 때, 양 전극의 촉매가 설치된 면과 고체 고분자 전해질막(24)이 접하도록 한다. 핫 프레스의 조건은 재료에 따라서 선택된다. 고체 고분자 전해질막(24)이나 전극 표면의 전해질막을 유기 고분자로 구성하는 경우, 핫프레스의 온도는 이들 고분자의 연화 온도나 유리 전위 온도를 넘는 온도로 할 수 있다. 핫프레스의 조건은 구체적으로는, 온도 100~250℃, 압력 5~100 kgf/cm2(0.49~9.8 MPa), 시간 10초~300초의 조건이 채용된다. The solid polymer electrolyte membrane 24 produced as described above is sandwiched between the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23 and hot pressed to obtain the electrode-electrolyte assembly 21. At this time, the surface on which the catalyst of both electrodes is installed and the solid polymer electrolyte membrane 24 are in contact with each other. The conditions of the hot press are selected depending on the material. When the solid polymer electrolyte membrane 24 or the electrolyte membrane on the surface of the electrode is composed of an organic polymer, the temperature of the hot press can be a temperature exceeding the softening temperature or the glass potential temperature of these polymers. Specifically, the conditions of a hot press employ | adopt the conditions of temperature 100-250 degreeC, pressure 5-100 kgf / cm <2> (0.49-9.8 MPa), and time 10 second-300 second.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지 및 그 사용 방법에서는, 이와 같이 구성된 고체 전해질형 연료 전지의 연료극(22)에, 전술한 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급한다. 이에 따라, 연료극(22) 중의 연료(27)와 고체 고분자 전해질막(24) 사이에, 포착성 화합물에 의한 액체 유기 연료를 포착하는 물질의 층이 형성되고, 이에 따라 과도한 액체 유기 연료가 고체 고분자 전해질막(24)을 통과하는 것이 억제되기 때문에, 크로스오버를 저감하는 것이 가능하게 된다. In the solid electrolyte fuel cell of the third aspect and a method of using the same, the fuel for the solid electrolyte fuel cell described above is supplied to the fuel electrode 22 of the solid electrolyte fuel cell configured as described above. As a result, a layer of a material for trapping the liquid organic fuel by the capturing compound is formed between the fuel 27 in the fuel electrode 22 and the solid polymer electrolyte membrane 24. Since passing through the electrolyte membrane 24 is suppressed, crossover can be reduced.

제3 양상에 있어서는, 이와 같이 고체 전해질형 연료 전지의 연료극에 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 공급하지만, 이 때, 연료극에 있어서 반응하지 않은 액체 유기 연료를 회수하여, 재차 이용하는 것은 연료의 이용 효율의 향상을 위해 바람직하다. In the third aspect, the fuel for the solid electrolyte fuel cell of the third aspect is supplied to the fuel electrode of the solid electrolyte fuel cell as described above, but at this time, the liquid organic fuel that has not reacted at the fuel electrode is recovered and used again. It is preferable for the improvement of the utilization efficiency.

이하 이러한 형태에 관해서 도 5를 참조하여 설명한다. This form will be described below with reference to FIG. 5.

도 5에서는 연료 전지(30)의 상세한 것은 도 4와 마찬가지이기 때문에 생략하고 있다. 본 실시형태에서는, 연료 전지(30)의 연료극에 연료를 공급하는 연료 공급부(41), 연료 전지(30)의 연료극으로부터 배출되는 사용 종료 연료를 회수하는 연료 회수부(42)와, 회수된 사용 종료 연료 중의 액체 유기 연료와 포착성 화합물의 농도를 측정하기 위한 농도 검지부(43)와, 사용 종료 액체 연료 중의 액체 유기 연료 및 포착성 화합물의 농도를 조정하기 위한 농도 조정부(44)를 포함하는 연료 공급계(40)를 갖춘다. 포착성 화합물을 포함하는 연료는 도시되지 않는 액체 수송 기구에 의해서 도면 중의 화살표 방향으로 이동하여 순환 사용된다. In FIG. 5, since the details of the fuel cell 30 are the same as in FIG. 4, they are omitted. In this embodiment, the fuel supply part 41 which supplies fuel to the fuel electrode of the fuel cell 30, the fuel recovery part 42 which collect | recovers the spent fuel discharged from the fuel electrode of the fuel cell 30, and the recovered use A fuel including a concentration detector 43 for measuring the concentration of the liquid organic fuel and the capturing compound in the finished fuel, and a concentration adjusting unit 44 for adjusting the concentration of the liquid organic fuel and the capturing compound in the used liquid fuel. A supply system 40 is provided. The fuel containing the capturing compound is circulated and used in the direction of the arrow in the figure by a liquid transport mechanism (not shown).

연료는 연료 공급부(41)에서 연료 전지(30)의 연료극에 공급되어, 연료극 통과한 후, 연료 회수부(42)에 의해 회수된다. 이산화탄소 등, 연료극에 있어서의 전극 반응에 의해 생긴 물질은 연료 회수부(42)에서 분리된다. 이어서 회수된 연료는 농도 검지부(43)로 보내져, 액체 유기 연료 및 포착성 화합물의 농도가 측정된다. 이 측정 결과에 기초하여, 농도 조정부(44)에 있어서 액체 유기 연료 및 포착성 화합물의 농도가 적정하게 조정되어 연료로서 재생된다. 이렇게 해서 재생된 연료는 연료 공급부(41)에 수송되어, 연료 전지(30)의 연료극으로 보내진다. The fuel is supplied from the fuel supply part 41 to the fuel electrode of the fuel cell 30, passes through the fuel electrode, and is recovered by the fuel recovery part 42. Substances generated by electrode reaction in the anode, such as carbon dioxide, are separated in the fuel recovery section 42. The recovered fuel is then sent to the concentration detecting unit 43, whereby the concentrations of the liquid organic fuel and the capturing compound are measured. Based on this measurement result, the concentration of the liquid organic fuel and the capturing compound are appropriately adjusted in the concentration adjusting unit 44 to be regenerated as fuel. The regenerated fuel is transported to the fuel supply part 41 and sent to the fuel electrode of the fuel cell 30.

이러한 연료 공급계를 갖춤으로써, 연료를 효율적으로 이용하는 것이 가능한 연료 전지를 실현할 수 있다. By having such a fuel supply system, a fuel cell which can utilize fuel efficiently can be realized.

제3 양상에 따르면, 고체 전해질형 연료 전지에 있어서의 액체 유기 연료의 크로스오버를 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 고체 전해질형 연료 전지의 고출력화 및 높은 연료 효율화를 실현할 수 있다. According to the third aspect, the crossover of the liquid organic fuel in the solid electrolyte fuel cell can be suppressed, so that high output power and high fuel efficiency of the solid electrolyte fuel cell can be realized.

제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지용 연료를 이용하는 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지는 액체 유기 연료의 크로스오버가 억제되고 있기 때문에, 출력이 높고, 전지 효율이 양호하다. The solid electrolyte fuel cell of the third aspect using the solid electrolyte fuel cell fuel of the third aspect has high output and good battery efficiency because crossover of the liquid organic fuel is suppressed.

제3 양상에 따른 고체 전해질형 연료 전지는 연료극, 산화제극 및 연료극과 산화제극에 의해 협지된 고체 전해질막을 구비하고 있고, 그 연료극에 액체 유기 연료가 직접 공급되는 구성을 채용한, 소위 다이렉트형의 연료 전지이다. 종래의 다이렉트형의 연료 전지는 전지 효율이 높다, 개질기가 불필요하기 때문에 공간 절약화를 도모할 수 있다, 등의 이점을 얻을 수 있는 반면, 메탄올 등의 액체 유기 연료의 크로스오버가 문제가 되지만, 제3 양상에 따르면, 이러한 크로스오버의 문제를 해소하면서, 양호한 전지 효율을 장기간에 걸쳐 안정적으로 실현할 수 있다. The solid electrolyte fuel cell according to the third aspect includes a fuel electrode, an oxidizing electrode, and a solid electrolyte membrane sandwiched by the fuel electrode and the oxidizing electrode, and employs a configuration in which a liquid organic fuel is directly supplied to the fuel electrode. It is a fuel cell. Conventional direct fuel cells have a high battery efficiency and can be space-saving because the reformer is unnecessary, while crossover of liquid organic fuels such as methanol becomes a problem. According to the third aspect, it is possible to stably realize good battery efficiency over a long period of time while eliminating this crossover problem.

연료극으로부터 배출되는 사용 종료 연료를 회수하는 회수 수단과, 회수된 사용 종료 연료 중의 액체 연료 및 포착성 화합물의 농도를 조정하는 농도 조정 수단과, 농도가 조정된 연료를 공급 수단에 수송하는 수송 수단을 더욱 구비하는 제3 양상의 고체 전해질형 연료 전지에 따르면, 연료극에 있어서 소비되지 않은 액체 유기 연료를 재이용하는 것이 가능하기 때문에, 액체 유기 연료를 낭비 없이 고효율로 사용할 수 있다. Recovery means for recovering the spent fuel discharged from the anode, concentration adjusting means for adjusting the concentration of the liquid fuel and the capturing compound in the recovered used fuel, and transporting means for transporting the fuel whose concentration has been adjusted to the supply means; According to the solid electrolyte fuel cell of the third aspect further provided, since it is possible to reuse the liquid organic fuel not consumed in the fuel electrode, the liquid organic fuel can be used with high efficiency without waste.

이하 실시예 및 비교예를 들어 제3 양상을 보다 구체적으로 설명하지만, 제3 양상은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 하등 한정되는 것이 아니다. Although a 3rd aspect is more concretely demonstrated to an Example and a comparative example below, a 3rd aspect is not limited to a following example unless the summary is exceeded.

실시예 14Example 14

본 실시예에 따른 고체 전해질형 연료 전지용 연료에 관해서 도 6을 참조하여 설명한다. A fuel for a solid electrolyte fuel cell according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6.

우선 연료극(22) 및 산화제극(23)에 있어서 촉매가 되는 백금을 3 중량% 함유하는 디니트로디아민백금질산 용액 500 g에 아세틸렌 블랙 10 g(덴카 블랙(등록 상표); 덴키가가쿠고교사 제조)를 혼합시켜 교반한 후, 환원제로서 98% 에탄올 60 mL을 첨가했다. 이 용액을 약 95℃에서 8시간 교반 혼합하여, 백금 미립자를 아세틸렌 블랙 입자에 담지시켰다. 이 용액을 여과, 건조하여 백금 담지 탄소 입자를 얻었다. 백금의 담지량은 아세틸렌 블랙의 중량에 대하여 50 중량% 정도였다. First, 10 g of acetylene black (Denka Black (registered trademark); manufactured by Denki Chemical Co., Ltd.) in 500 g of dinitrodiamine platinum nitric acid solution containing 3% by weight of platinum serving as a catalyst in the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23; ) Was mixed and stirred, and then 60 mL of 98% ethanol was added as a reducing agent. The solution was stirred and mixed at about 95 ° C. for 8 hours to support platinum fine particles on acetylene black particles. This solution was filtered and dried to obtain platinum-carrying carbon particles. The amount of platinum supported was about 50% by weight based on the weight of acetylene black.

이어서, 백금 담지 탄소 입자 200 mg과 5% 나피온(등록 상표) 용액(알콜 용액, 알도리치?케미컬사 제조) 3.5 mL을 혼합 교반하여, 백금 및 탄소 입자 표면에 나피온(등록 상표)을 흡착시켰다. 얻어진 분산액을 50℃에서 3시간 초음파 분산기로 분산함으로써 페이스트형으로 했다. 이 페이스트를 카본 페이퍼(도레이 제조 : TGP-H-120) 상에 스크린 인쇄법으로 2 mg/cm2 도포하고, 120℃에서 건조시켜 전극을 얻었다. Subsequently, 200 mg of platinum-supported carbon particles and 3.5 mL of a 5% Nafion (registered trademark) solution (alcohol solution, manufactured by Aldorrich Chemical Co., Ltd.) were mixed and stirred to adsorb Nafion (registered trademark) on the surface of platinum and carbon particles. I was. The obtained dispersion liquid was made into paste form by disperse | distributing with an ultrasonic disperser at 50 degreeC for 3 hours. This paste was apply | coated on the carbon paper (TGP-H-120 by Toray) by 2 mg / cm <2> by screen printing, and it dried at 120 degreeC, and obtained the electrode.

고체 고분자 전해질막(24)으로서는 듀퐁사 제조 나피온 117(등록 상표, 막 두께 150 μm)을 사용했다. 이 고체 고분자 전해질막(24)에 대하여, 상기에서 얻은 전극을 120℃에서 열 압착하여 연료극(22) 및 산화제극(23)에서 고체 고분자 전해질막(24)을 사이에 끼워, 온도 150℃, 압력 10 kgf/cm2(0.98 MPa), 10초 동안의 조건으로 핫프레스함으로써 전극-전해질 접합체(21)를 제작했다. As the solid polymer electrolyte membrane 24, Dupont's Nafion 117 (registered trademark, membrane thickness of 150 µm) was used. With respect to the solid polymer electrolyte membrane 24, the electrode obtained above was thermally compressed at 120 ° C., and the solid polymer electrolyte membrane 24 was sandwiched between the fuel electrode 22 and the oxidizing electrode 23 to obtain a temperature of 150 ° C. and a pressure. The electrode-electrolyte assembly 21 was produced by hot pressing at 10 kgf / cm 2 (0.98 MPa) for 10 seconds.

연료극(22)에 연료를 공급하기 위해서, 테트라플루오로에틸렌 수지 제조의 연료용 유로(51)를 연료극(22) 상에 설치했다. 이 연료용 유로(51)에는 연료 탱크(52) 및 폐액 탱크(53)를 설치했다. 연료 탱크(52)에는 펌프가 구비되어 있으며, 도면 중의 화살표에 나타내어지는 바와 같이, 연료극(22)에 연료를 끊임없이 공급 할 수 있는 구성으로 되어 있다. In order to supply fuel to the fuel electrode 22, a fuel flow path 51 made of tetrafluoroethylene resin was provided on the fuel electrode 22. The fuel tank 52 and the waste liquid tank 53 were provided in this fuel flow path 51. The fuel tank 52 is provided with a pump, and as shown by the arrow in the figure, it is set as the structure which can supply a fuel to the fuel electrode 22 continuously.

또한, 산화제극(23)에 산화제를 공급하기 위해서, 테트라플루오로에틸렌 수지 제조의 산화제용 유로(54)를 산화제극(23) 상에 설치했다. 이 산화제용 유로(54)에는 산소 압축기(55) 및 배기구(56)를 설치하여, 도면 중의 화살표에 나타내어지는 바와 같이, 산화제극(23)에 산소를 끊임없이 공급할 수 있는 구성으로 했다. In addition, in order to supply an oxidizing agent to the oxidizing electrode 23, an oxidizing agent flow path 54 made of tetrafluoroethylene resin was provided on the oxidizing electrode 23. An oxygen compressor 55 and an exhaust port 56 are provided in this oxidant flow path 54, and as shown by the arrow in the figure, it was set as the structure which can supply oxygen to an oxidizer electrode 23 continuously.

연료 탱크(52)에는 10 중량% 메탄올 수용액에 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산을 용해시킨 연료를 주입했다. 이 연료의 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산의 농도는 0.01 mol/L로 했다. 이 연료를 2 mL/min로 연료극(22)에 공급했다. 산화제극(23)에 대해서는 산소 압축기(55)에 의해, 1.1 기압(0.11 MPa), 25℃의 산소를 공급했다. The fuel tank 52 was injected with a fuel in which 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane was dissolved in a 10% by weight aqueous methanol solution. The concentration of 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane in this fuel was 0.01 mol / L. This fuel was supplied to the anode 22 at 2 mL / min. About the oxidizing electrode 23, the oxygen compressor 55 supplied 1.1 atmospheres (0.11 MPa) and 25 degreeC oxygen.

이러한 조건으로 운전하여, 단위 셀의 전류 전압 특성을 측정하여, 결과를 표 1에 나타냈다.Operating under these conditions, the current voltage characteristics of the unit cell were measured, and the results are shown in Table 1.

실시예 15Example 15

실시예 14에 있어서, 연료 탱크(52)에 주입하는 연료로서, 10 중량% 메탄올 수용액에 하이드로퀴논을 용해시킨 연료를 이용한 것 이외에는 같은 식으로 하여 연료 전지를 운전하여, 단위 셀의 전류 전압 특성을 측정한 결과를 표 1에 나타냈다. 이 연료의 하이드로퀴논 농도는 0.01 mol/L였다. In Example 14, the fuel cell was operated in the same manner as the fuel to be injected into the fuel tank 52, except that a fuel obtained by dissolving hydroquinone in a 10% by weight aqueous methanol solution was used. The measured results are shown in Table 1. The hydroquinone concentration of this fuel was 0.01 mol / L.

실시예 16Example 16

실시예 14에 있어서, 연료 탱크(52)에 주입하는 연료로서, 10 중량% 메탄올 수용액에 푸마르산비스디시클로헥실아미드를 용해시킨 연료를 이용한 것 이외에는 같은 식으로 하여 연료 전지를 운전하여, 단위 셀의 전류 전압 특성을 측정한 결과를 표 1에 나타냈다. 이 연료의 푸마르산비스디시클로헥실아미드 농도는 0.01 mol/L였다. In Example 14, the fuel cell was operated in the same manner as the fuel to be injected into the fuel tank 52, except that a fuel in which bisdicyclohexylamide was dissolved in a 10% by weight aqueous methanol solution was used. Table 1 shows the results of measuring the current voltage characteristics. The bisdicyclohexylamide concentration of this fuel was 0.01 mol / L.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 14에 있어서, 연료 탱크(22)에 주입하는 연료로서 10 중량% 메탄올 수용액을 이용한 것 이외에는 같은 식으로 하여 연료 전지를 운전하여, 단위 셀의 전류 전압 특성을 측정한 결과를 표 1에 나타냈다. In Example 14, the fuel cell was operated in the same manner except that 10 wt% methanol aqueous solution was used as the fuel to be injected into the fuel tank 22, and the results of measuring the current voltage characteristics of the unit cells are shown in Table 1. .

포착성 화합물Trapping compound 개방 전압
(V)
Opening voltage
(V)
단락 전류
(mA/cm2)
Short circuit current
(mA / cm 2 )
최대 전력
(mW/cm2)
Power
(mW / cm 2 )
실시예 14Example 14 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane 0.650.65 270270 4848 실시예 15Example 15 하이드로퀴논Hydroquinone 0.660.66 340340 5555 실시예 16Example 16 푸마르산비스디시클로헥실아미드Bisdicyclohexylamide 0.650.65 280280 4949 비교예 1Comparative Example 1 -- 0.600.60 210210 3535

표 1로부터, 실시예 14~16에 있어서의 단위 셀은 비교예 1의 단위 셀과 비교하여, 개방 전압, 단락 전류, 최대 전력 중 어디에 대해서도 우수하다는 것이 분명하다. From Table 1, it is clear that the unit cell in Examples 14-16 is excellent also in any of an open voltage, a short circuit current, and a maximum power compared with the unit cell of the comparative example 1.

[4] 다음에, 제4 양상의 연료 전지용 연료 조성물로부터의 연료 방출 방법에 관해서 설명한다. [4] Next, a fuel discharge method from the fuel composition for a fuel cell of the fourth aspect will be described.

제4 양상의 연료 전지용 연료 조성물로부터의 연료 방출 방법은, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로부터 연료를 방출시키는 방법으로서, 상기 연료 전지용 연료 조성물을 물과 접촉시킴으로써, 상기 연료를 상기 수중에 방출시키는 것을 특징으로 한다. A method for releasing fuel from a fuel composition for fuel cell of the fourth aspect is a method for releasing fuel from a fuel composition comprising fuel for fuel cell, wherein the fuel composition is discharged into the water by contacting the fuel composition with water. It is characterized by.

제4 양상에 따른 연료 전지의 형태로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 바람직하게는 고체 고분자 전해질형 연료 전지이며, 그 중에는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 등도 포함된다. Although it does not specifically limit as a form of the fuel cell which concerns on 4th aspect, Preferably it is a solid polymer electrolyte fuel cell, Among these, a direct methanol fuel cell etc. are contained.

제4 양상에 따른 연료 전지용 연료로서는, 연료 전지의 연료로서 이용할 수 있는 것이면 되며, 예컨대, 수소, 알콜류, 에테르류, 탄화수소류, 아세탈류 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 연료 물질로서는, 보다 구체적으로는 수소, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 등의 알콜류, 디메틸에테르, 메틸에틸에테르, 디에틸에테르 등의 에테르류, 프로판, 부탄 등의 탄화수소류, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄 등의 아세탈류 등을 들 수 있다. 이들 연료 전지용 연료는 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 이용하더라도 좋다. The fuel for the fuel cell according to the fourth aspect may be any fuel that can be used as a fuel of the fuel cell. Examples of the fuel for the fuel cell include, but are not limited to, hydrogen, alcohols, ethers, hydrocarbons, acetals, and the like. As the fuel substance, more specifically, alcohols such as hydrogen, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol and ethylene glycol, ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether and diethyl ether, hydrocarbons such as propane and butane and dimeth Acetals, such as a methoxymethane and a trimethoxymethane, are mentioned. These fuel cell fuels may be used individually by 1 type, or may mix and use 2 or more types.

제4 양상에 따른 연료 전지용 연료 조성물의 형태로서는, [1] 이러한 연료 전지용 연료를 분자 화합물로 한 것이나, [2] 연료 전지용 연료를 폴리머에 흡수시킨 것 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. As a form of the fuel composition for fuel cells which concerns on a 4th aspect, although [1] the fuel cell fuel is made into the molecular compound, [2] the fuel cell fuel is absorbed in the polymer, etc., It is limited to these. no.

우선, 제4 양상에 따른 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로서 대표적인 상기 [1], [2]의 연료 조성물에 관해서 설명한다. First, the fuel compositions of the above-mentioned [1] and [2] as fuel compositions containing the fuel for fuel cells according to the fourth aspect will be described.

[1] 연료 전지용 연료와 상대 화합물의 분자 화합물[1] molecular compounds, fuel and counterpart compounds for fuel cells

여기서, 분자 화합물이란, 단독으로 안정적으로 존재할 수 있는 화합물 2 종류 이상의 화합물이 수소 결합이나 반데르발스 힘 등으로 대표되는, 공유 결합 이외의 비교적 약한 상호 작용에 의해서 결합한 화합물이며, 수화물, 용매화물, 부가 화합물, 포접 화합물 등이 포함된다. 이러한 분자 화합물은 분자 화합물을 형성하는 상대 화합물과 연료 전지용 연료와의 접촉 반응에 의해 형성할 수 있으며, 예컨대, 기체 또는 액체의 연료 전지용 연료를 고체형의 화합물로 변화시켜, 비교적 경량이며 또한 안정적으로 연료 전지용 연료를 저장할 수 있다. Here, the molecular compound is a compound in which two or more kinds of compounds which may be stably present alone are bonded by relatively weak interactions other than covalent bonds represented by hydrogen bonds, van der Waals forces, and the like. Addition compounds, clathrate compounds and the like. Such a molecular compound can be formed by a contact reaction between a counterpart compound forming a molecular compound and a fuel cell fuel, for example, by converting a gas or liquid fuel cell fuel into a solid compound, which is relatively light and stable. Fuel for fuel cells can be stored.

제4 양상에 따른 분자 화합물로서는, 예컨대, 호스트 화합물과 연료 전지용 연료와의 접촉 반응에 의해 연료 전지용 연료를 포접한 포접 화합물을 들 수 있다. As a molecular compound which concerns on 4th aspect, the clathrate compound which contained the fuel cell fuel by the contact reaction of a host compound and the fuel cell fuel is mentioned, for example.

연료 전지용 연료를 포접한 포접 화합물을 형성하는 호스트 화합물로서는, 유기 화합물, 무기 화합물 및 유기?무기 복합 화합물로 이루어지는 것이 알려져 있다. 호스트 화합물로서의 유기 화합물에 있어서는, 단분자계, 다분자계, 고분자계 호스트 등이 알려져 있다. As a host compound which forms the clathrate compound which contained the fuel for fuel cells, what consists of an organic compound, an inorganic compound, and an organic-inorganic composite compound is known. In the organic compound as a host compound, a monomolecular system, a polymolecular system, a high molecular host and the like are known.

단분자계 호스트 화합물로서는, 시클로덱스트린류, 크라운에테르류, 크립탄드류, 시클로판류, 아자시클로판류, 칼릭스아렌류, 시클로트리베라트릴렌류, 스페란드류, 환상 올리고펩티드류 등을 들 수 있다. 다분자계 호스트 화합물로서는, 요소류, 티오요소류, 디옥시콜산류, 퍼히드로트리페닐렌류, 트리-o-티모티드류, 비안트릴류, 스피로비플루오렌류, 시클로포스파젠류, 모노알콜류, 디올류, 아세틸렌알콜류, 히드록시벤조페논류, 페놀류, 비스페놀류, 트리스페놀류, 테트라키스페놀류, 폴리페놀류, 나프톨류, 비스나프톨류, 디페닐메탄올류, 카르복실산아미드류, 티오아미드류, 비크산텐류, 카르복실산류, 이미다졸류, 히드로퀴논류 등을 들 수 있다. 고분자계 호스트 화합물로서는, 셀룰로오스류, 전분류, 키친류, 키토산류, 폴리비닐알콜류, 1,1,2,2-테트라키스페닐에탄을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류, α,α,α',α'-테트라키스페닐크실렌을 코어로 하는 폴리에틸렌글리콜 아암형 폴리머류 등을 들 수 있다.Examples of the monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, kryptands, cyclopanes, azacyclopanes, calix arenes, cyclotriveratrilenes, spheroids, and cyclic oligopeptides. . Examples of the multimolecular host compounds include urea, thioureas, dioxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-timoteds, biantryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, b Xanthenes, carboxylic acids, imidazoles, hydroquinones, etc. are mentioned. Examples of the high molecular host compound include celluloses, starches, kitchens, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm type polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, and α, α, and α. The polyethyleneglycol arm type polymer etc. which have ', (alpha)'-tetrakisphenyl xylene as a core are mentioned.

유기계 호스트 화합물로서는, 그밖에 유기 인 화합물, 유기 규소 화합물 등도 들 수 있다. Examples of the organic host compound include organophosphorus compounds and organosilicon compounds.

무기계 호스트 화합물로서는, 산화티탄, 그래파이트, 알루미나, 천이 금속 디칼고게나이트, 불화란탄, 점토광물(몬모릴로나이트 등), 은염, 규산염, 인산염, 제올라이트, 실리카, 다공질 유리 등을 들 수 있다. Examples of the inorganic host compound include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal decalgogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, porous glass, and the like.

유기 금속 화합물에도 호스트 화합물로서의 성질을 보이는 것이 있으며, 예컨대 유기 알루미늄 화합물, 유기 티타늄 화합물, 유기 붕소 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 인듐 화합물, 유기 갈륨 화합물, 유기 텔루늄 화합물, 유기 주석 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 마그네슘 화합물 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 금속염이나 유기 금속 착체 등을 호스트 화합물로서 이용하는 것도 가능하다. 유기 금속 화합물계 호스트 화합물은 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. The organometallic compound also exhibits properties as a host compound. For example, an organoaluminum compound, an organotitanium compound, an organoboron compound, an organozinc compound, an organo indium compound, an organ gallium compound, an organo tellurium compound, an organotin compound, an organo zirconium compound And organic magnesium compounds. It is also possible to use the metal salt of an organic carboxylic acid, an organometallic complex, etc. as a host compound. The organometallic compound-based host compound is not particularly limited to these.

이들 호스트 화합물 중, 포접 능력이 게스트 화합물의 분자의 크기에 좌우되기 어려운 다분자계 호스트 화합물이 적합하다. Among these host compounds, multi-molecular host compounds in which the inclusion ability is hardly influenced by the size of the molecule of the guest compound are suitable.

다분자계 호스트 화합물로서는 구체적으로는, 요소, 1,1,6,6-테트라페닐헥사-2,4-디인-1,6-디올, 1,1-비스(2,4-디메틸페닐)-2-프로핀-1-올, 1,1,4,4-테트라페닐-2-부틴-1,4-디올, 1,1,6,6-테트라키스(2,4-디메틸페닐)-2,4-헥사디인-1,6-디올, 9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올, 9,10-비스(4-메틸페닐)-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올, 1,1,2,2-테트라페닐에탄-1,2-디올, 4-메톡시페놀, 2,4-디히드록시벤조페논, 4,4'-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 4,4'-술포닐비스페놀, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-에틸리덴비스페놀, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌, 1,1,2,2-테트라키스(3-메틸-4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-플루오로-4-히드록시페닐)에탄, α,α,α',α'-테트라키스(4-히드록시페닐)-p-크실렌, 테트라키스(p-메톡시페닐)에틸렌, 3,6,3',6'-테트라메톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라아세톡시-9,9'-비-9H-크산텐, 3,6,3',6'-테트라히드록시-9,9'-비-9H-크산텐, 몰식자산, 몰식자산메틸, 카테킨, 비스-β-나프톨, α,α,α',α'-테트라페닐-1,1'-비페닐-2,2'-디메탄올, 디펜산비스디시클로헥실아미드, 푸마르산비스디시클로헥실아미드, 콜산, 디옥시콜산, 1,1,2,2-테트라페닐에탄, 테트라키스(p-요오드페닐)에틸렌, 9,9'-비안트릴, 1,1,2,2-테트라키스(4-카르복시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(3-카르복시페닐)에탄, 아세틸렌디카르복실산, 2,4,5-트리페닐이미다졸, 1,2,4,5-테트라페닐이미다졸, 2-페닐페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(o-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(m-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 2-(p-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸, 히드로퀴논, 2-t-부틸히드로퀴논, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 2,5-비스(2,4-디메틸페닐)히드로퀴논 등을 들 수 있다. Specific examples of the polymolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, and 1,1-bis (2,4-dimethylphenyl) -2. Propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl) -2, 4-hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydro Anthracene-9,10-diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxy Benzophenone, 2,2'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'- Sulfonylbisphenol, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-ethylidenebisphenol, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butyl Phenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1, To 1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) Lene, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) ethane, α , α, α ', α'-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3', 6'-tetramethoxy-9, 9'-non-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-non-9H-xanthene, 3,6,3', 6'-tetrahydroxy- 9,9'-B-9H-Xanthene, Molded Assets, Molded Assets Methyl, Catechin, Bis-β-Naphthol, α, α, α ', α'-Tetraphenyl-1,1'-biphenyl-2,2' Dimethanol, dipentic acid bis dicyclohexylamide, fumaric acid bis dicyclohexylamide, cholic acid, dioxycholic acid, 1,1,2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodinephenyl) ethylene, 9,9 '-Biantryl, 1,1,2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2,4 , 5-triphenylimidazole, 1,2,4,5-tetraphenylimidazole, 2-phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (p-cyanophenyl) phenan Tro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4-dimethylphenyl) hydroquinone, etc. are mentioned. .

호스트 화합물로서는, 상기한 것 중에서도 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌과 같은 페놀계 호스트 화합물, 디펜산비스(디시클로헥실아미드), 푸마르산비스디시클로헥실아미드와 같은 아미드계 호스트 화합물, 2-(m-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸과 같은 이미다졸계 호스트 화합물이 포접 능력의 면에서 유리하며, 특히, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산과 같은 페놀계 호스트 화합물이 공업적으로 사용하기 쉽다는 점에서 유리하다. As a host compound, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2- tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2- among the above-mentioned things Phenolic host compounds such as tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, diphenic acid bis (dicyclohexylamide), amide host compounds such as bis dicyclohexylamide, and 2- (m-cyanophenyl) phenane Imidazole-based host compounds such as tro [9,10-d] imidazole are advantageous in terms of inclusion ability, and in particular, phenolic host compounds such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane are commercially available. It is advantageous in that it is easy to use.

이들 호스트 화합물은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다. These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

이들 호스트 화합물은, 연료 전지용 연료와 고체형의 포접 화합물을 형성하는 것이라면, 어떠한 형상의 화합물이라도 괜찮다. These host compounds may be compounds of any shape as long as they form a solid clathrate compound with fuel for fuel cells.

전술한 호스트 화합물 중, 유기계 호스트 화합물은 무기계 다공질 물질에 담지시킨 유기?무기 복합 소재로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 유기계 호스트 화합물을 담지하는 다공질 물질로서는, 실리카류, 제올라이트류, 활성탄류 외에, 점토광물류, 몬모릴로나이트류 등의 층간 화합물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 유기?무기 복합 소재는, 전술한 유기계 호스트 화합물을, 이것을 용해할 수 있는 용매에 용해시키고, 그 용액을 다공질 물질 중에 함침시켜, 용매를 건조, 감압 건조하는 등의 방법으로 제조할 수 있다. 다공질 물질에 대한 유기계 호스트 화합물의 담지량은 특별히 제한은 없지만, 통상의 경우, 다공질 물질에 대하여 10~80 중량% 정도이다. Of the host compounds described above, the organic host compound may be used as an organic-inorganic composite material supported on an inorganic porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include, but are not limited to, interlayer compounds such as clay minerals and montmorillonite, in addition to silicas, zeolites, and activated carbons. The organic-inorganic composite material can be prepared by dissolving the organic host compound described above in a solvent capable of dissolving it, impregnating the solution in a porous material, and drying the solvent and drying under reduced pressure. The amount of the organic host compound supported on the porous material is not particularly limited, but is usually about 10 to 80% by weight based on the porous material.

1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 등의 호스트 화합물을 이용하여 연료 전지용 연료의 포접 화합물을 합성하는 방법으로서는, 연료 전지용 연료와 호스트 화합물을 직접 접촉, 혼합하는 방법을 들 수 있으며, 이에 따라, 연료 전지용 연료를 포접한 포접 화합물을 용이하게 합성할 수 있다. 호스트 화합물을 연료 전지용 연료에 가열 등을 하여 용해시킨 후, 재결정함에 의해서도 포접 화합물을 합성할 수 있다. 연료 전지용 연료가 기체나 액체인 경우라면, 이 연료를 가압 상태에서 호스트 화합물과 접촉함으로써 포접 화합물로 할 수도 있다.As a method of synthesizing the clathrate compound of the fuel cell fuel using a host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, a method of directly contacting and mixing the fuel cell fuel and the host compound may be mentioned. Therefore, the clathrate compound which contained the fuel for fuel cell can be synthesize | combined easily. A clathrate compound can be synthesize | combined also by melt | dissolving a host compound in fuel for fuel cells, etc., and recrystallizing. If the fuel for a fuel cell is a gas or a liquid, the fuel may be brought into contact with the host compound in a pressurized state.

포접 화합물의 합성을 함에 있어서, 연료 전지용 연료와 호스트 화합물을 접촉시키는 온도는 특별히 제한은 없지만, 상온~100℃ 정도가 바람직하다. 이 때의 압력 조건에 대해서도 특별히 제한은 없다. 연료 전지용 연료와 호스트 화합물을 접촉시키는 시간에 대해서도 특별히 제한은 없지만, 작업 효율 등의 면에서 0.01~24시간 정도로 하는 것이 바람직하다. In the synthesis of the clathrate compound, the temperature at which the fuel for fuel cell and the host compound are brought into contact with each other is not particularly limited. There is no restriction | limiting in particular also about the pressure condition at this time. Although there is no restriction | limiting in particular also about the time which makes the fuel cell fuel and a host compound contact, It is preferable to set it as about 0.01 to 24 hours from a viewpoint of work efficiency.

호스트 화합물과 접촉시키는 연료 전지용 연료는 고순도의 연료가 바람직하지만, 연료 전지용 연료의 선택적 포접능을 갖은 호스트 화합물을 이용하는 경우에는, 연료 전지용 연료와 다른 성분과의 혼합 액체라도 좋다. The fuel cell fuel to be brought into contact with the host compound is preferably a high purity fuel. However, when a host compound having selective inclusion ability of the fuel cell fuel is used, a mixed liquid of the fuel cell fuel and other components may be used.

이와 같이 하여 얻어지는 포접 화합물은, 이용한 호스트 화합물의 종류, 연료 전지용 연료와의 접촉 조건 등에 의해서도 다르지만, 통상 호스트 화합물 1 몰에 대하여 연료 전지용 연료 분자 0.1~10몰을 포접한 포접 화합물이다. The clathrate compound thus obtained is also a clathrate compound in which 0.1 to 10 moles of the fuel cell fuel molecule is contained with respect to 1 mole of the host compound, although it varies depending on the type of the host compound used, the contact conditions with the fuel for fuel cell, and the like.

이와 같이 하여 얻어진 포접 화합물은, 상온?상압 환경에 있어서, 장기간에 걸쳐 연료 전지용 연료를 안정적으로 저장할 수 있다. 더구나, 이 포접 화합물은, 경량이며 취급성도 우수하고, 또한 고체형으로 할 수 있기 때문에, 유리, 금속, 플라스틱 등의 용기에 넣어 용이하게 저장할 수 있어, 액체 누설의 문제도 해소된다. 또한, 통상 기체형 또는 액체형의 연료 전지용 연료가 포접화에 의해 고체형으로 됨으로써, 극물이나 위험물로서의 성질을 피할 수 있게도 된다. 나아가서는, 연료 전지용 연료가 갖는 화학적 반응성을 저감할 수 있게 되어, 예컨대 금속에 대한 부식성 등도 완화할 수 있게 된다. The clathrate compound thus obtained can stably store fuel for fuel cells over a long period of time in a normal temperature and atmospheric pressure environment. In addition, since the clathrate compound is lightweight, has excellent handleability, and can be made into a solid form, it can be easily stored in a container such as glass, metal, or plastic, and the problem of liquid leakage is also eliminated. In addition, since the fuel for gaseous or liquid fuel cells becomes solid by inclusion, it may be possible to avoid the properties as a foreign substance or a dangerous substance. Furthermore, the chemical reactivity of the fuel for fuel cells can be reduced, for example, the corrosiveness to metals, etc. can be reduced.

이와 같은 포접 화합물로부터, 후술의 방법으로 연료 전지용 연료를 방출시킨 후의 호스트 화합물은 그 연료 전지용 연료에 대한 선택적 포접능을 가지며, 연료 전지용 연료의 포접화에 유효하게 재이용할 수 있다. From such a clathrate compound, the host compound after releasing the fuel cell fuel by the method described later has a selective clathability to the fuel for the fuel cell, and can be effectively reused for inclusion of the fuel cell fuel.

[2] 연료 전지용 연료를 폴리머에 흡수시킨 연료 조성물[2] fuel compositions in which fuel for fuel cells is absorbed into polymers

이 연료 조성물은 하기의 고분자 화합물(1)의 가교체(A)에, 액체형의 연료 전지용 연료(이하 「액체 연료」라고 부름)를 흡수(함침)시킨 것이다: This fuel composition is obtained by absorbing (impregnating) a liquid fuel cell fuel (hereinafter referred to as "liquid fuel") in a crosslinked product (A) of the following polymer compound (1):

고분자 화합물(1) : 분자 내에 카르복실기 및/또는 술폰산기를 갖는 구성 단위(이하 「산성기 함유 구성 단위(a)」라고 부름)를 중합 또는 공중합하여 이루어지는 고분자 화합물로서, 상기 산성기 함유 구성 단위(a)의 함유량이 20~100 중량%인 고분자 화합물(2)의, 상기 카르복실기 및/또는 상기 술폰산기의 프로톤의 30~100 몰%이 오늄 양이온으로 치환되어 이루어지는 고분자 화합물.Polymer compound (1): A polymer compound obtained by polymerizing or copolymerizing a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group (hereinafter referred to as an “acidic group-containing structural unit (a)”) in a molecule, wherein the acidic group-containing structural unit (a A polymer compound in which 30 to 100 mol% of the carboxyl group and / or the proton of the sulfonic acid group is substituted with an onium cation of the polymer compound (2) having a content of 20 to 100% by weight.

한편, 후술하는 것과 같이, 제4 양상에 있어서, 고분자 화합물(1)은, 고분자 화합물(2)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤의 소정량을 오늄 양이온으로 치환하여 제조된 것에 하등 한정되지 않고, 고분자 화합물(1)은, 산성기 함유 구성 단위(a)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤을 미리 오늄 양이온으로 치환한 후, 이것을 중합 또는 공중합하여 제조된 것이라도 좋다. 마찬가지로, 고분자 화합물(1)의 가교체(A)는 반드시 미리 제조된 고분자 화합물(1)을 가교한 것에 한하지 않고, 고분자 화합물(1)의 가교체를 얻을 수 있는 것이라면, 고분자 화합물(2) 또는 고분자 화합물(1)의 제조 단계에서 가교를 행한 것이라도 좋다. 또한, 오늄 양이온의 도입 및 가교는 2 이상의 단계로 행하더라도 좋다. On the other hand, as will be described later, in the fourth aspect, the polymer compound (1) is not limited to one produced by replacing a predetermined amount of protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the polymer compound (2) with an onium cation. The polymer compound (1) may be produced by polymerizing or copolymerizing the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the acidic group-containing structural unit (a) with an onium cation in advance. Similarly, the crosslinked product (A) of the high molecular compound (1) is not necessarily crosslinked with the polymer compound (1) prepared in advance, and the high molecular compound (2) as long as it can obtain a crosslinked product of the high molecular compound (1) Alternatively, crosslinking may be performed in the step of producing the polymer compound (1). In addition, introduction and crosslinking of an onium cation may be performed in two or more steps.

상기 고분자 화합물(2)을 구성하는 산성기 함유 구성 단위(a)로서는As an acidic group containing structural unit (a) which comprises the said high molecular compound (2),

카르복실기를 갖는 모노머, 예컨대 (메트)아크릴산, 에타아크릴산, 크로톤산, 소르브산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산, 계피산 및 이들의 무수물 등Monomers having a carboxyl group such as (meth) acrylic acid, etaacrylic acid, crotonic acid, sorbic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, cinnamic acid, and anhydrides thereof

술폰산기를 갖는 모노머, 예컨대 지방족 비닐술폰산〔비닐술폰산, 알릴술폰산, 비닐톨루엔술폰산, 스티렌술폰산 등〕, (메트)아크릴레이트형 술폰산〔술포에틸(메트)아크릴레이트, 술포프로필(메트)아크릴레이트 등〕 및 (메트)아크릴아미드형 술폰산〔[아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등Monomers having sulfonic acid groups, such as aliphatic vinylsulfonic acid [vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, vinyltoluenesulfonic acid, styrenesulfonic acid, etc.], (meth) acrylate type sulfonic acids [sulfoethyl (meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate, etc.] And (meth) acrylamide type sulfonic acids [[acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, etc.]

을 들 수 있다. 산성기 함유 구성 단위(a)의 바람직한 탄소수는 3~30이다. Can be mentioned. The preferable carbon number of the acidic group-containing structural unit (a) is 3 to 30.

고분자 화합물(2) 중에는 이들 산성기 함유 구성 단위(a)의 1종이 단독으로 포함되어 있더라도 좋고, 2종 이상이 포함되어 있더라도 좋다. 고분자 화합물(2) 중에는 상기 산성기 함유 구성 단위(a) 이외의, 산성기 함유 구성 단위(a)와 공중합 가능한 구성 단위(이하 「다른 구성 단위(b)」라고 부름)가 포함되어 있더라도 좋다. In the high molecular compound (2), one type of these acidic group-containing structural units (a) may be included alone, or two or more types may be included. The high molecular compound (2) may contain structural units copolymerizable with acidic group containing structural unit (a) other than the said acidic group containing structural unit (a) (henceforth "other structural unit (b)").

다른 구성 단위(b)로서는, 예컨대As another structural unit (b), for example

(메트)아크릴산알킬(탄소수 1~30)에스테르류; 구체적으로는 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산프로필, (메트)아크릴산부틸, (메트)아크릴산에틸헥실, (메트)아크릴산옥틸, (메트)아크릴산도데실, (메트)아크릴산스테아릴, (메트)아크릴산페닐, (메트)아크릴산옥틸페닐, (메트)아크릴산시클로헥실 등Alkyl (meth) acrylates (1 to 30 carbon atoms); Specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, (meth) Stearyl acrylate, phenyl (meth) acrylate, octylphenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc.

(메트)아크릴산옥시알킬(탄소수 1~4)류; 구체적으로는 (메트)아크릴산히드록시에틸, (메트)아크릴산히드록시프로필, (메트)아크릴산모노(폴리에틸렌글리콜)에스테르(PEG 수평균 분자량 : 100~4,000), (메트)아크릴산모노(폴리프로필렌글리콜)에스테르(PPG 수평균 분자량 : 100~4,000), (메트)아크릴산모노메톡시폴리에틸렌글리콜(PEG 수평균 분자량 : 100~4,000), (메트)아크릴산모노메톡시프로필렌글리콜(PPG 수평균 분자량 : 100~4,000)등Oxyalkyl (meth) acrylates (C1-4); Specifically, (meth) acrylic acid hydroxyethyl, (meth) acrylic acid hydroxypropyl, (meth) acrylic acid mono (polyethylene glycol) ester (PEG number average molecular weight: 100-4,000), (meth) acrylic acid mono (polypropylene glycol) Ester (PPG number average molecular weight: 100-4,000), (meth) acrylic acid monomethoxy polyethylene glycol (PEG number average molecular weight: 100-4,000), (meth) acrylic acid monomethoxy propylene glycol (PPG number average molecular weight: 100-4,000 )Etc

(메타)아크릴아미드류; 구체적으로는 (메타)아크릴아미드, (디)메틸(메타)아크릴아미드, (디)에틸(메타)아크릴아미드, (디)프로필(메타)아크릴아미드 등 (Meth) acrylamides; Specifically, (meth) acrylamide, (di) methyl (meth) acrylamide, (di) ethyl (meth) acrylamide, (di) propyl (meth) acrylamide, etc.

알릴에테르류; 구체적으로는 메틸알릴에테르, 에틸알릴에테르, 프로필알릴에테르, 글리세롤모노알릴에테르, 트리메틸올프로판트리알릴에테르, 펜타에리스리톨모노알릴에테르 등Allyl ethers; Specifically, methyl allyl ether, ethyl allyl ether, propyl allyl ether, glycerol monoallyl ether, trimethylolpropanetriallyl ether, pentaerythritol monoallyl ether, etc.

탄소수 4~20의 α-올레핀류; 구체적으로는 이소부틸렌, 1-헥센, 1-옥텐, 이소옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센 등 C4-C20 alpha-olefins; Specifically, isobutylene, 1-hexene, 1-octene, isooctene, 1-nonene, 1-decene, 1-dodecene and the like

탄소수 8~20의 방향족 비닐 화합물류; 구체적으로는 스티렌, t-부틸스티렌, 옥틸스티렌 등Aromatic vinyl compounds having 8 to 20 carbon atoms; Specifically, styrene, t-butyl styrene, octyl styrene, etc.

그 밖의 비닐 화합물; 구체적으로는 N-비닐아세트아미드, 카프론산비닐, 라우린산비닐, 스테아린산비닐 등Other vinyl compounds; Specifically, N-vinylacetamide, vinyl caproate, vinyl laurate, vinyl stearate, etc.

아미노기 함유 모노머; 구체적으로는 디알킬(알킬의 탄소수 : 1~5)아미노에틸(메타)아크릴레이트, 메타(아크릴로일)옥시에틸트리알킬(알킬 탄소수 : 1~5)암모늄 크롤리드, 브로마이드 또는 설페이트 등Amino group-containing monomers; Specifically, dialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) aminoethyl (meth) acrylate, meta (acryloyl) oxyethyl trialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) ammonium crawlide, bromide or sulfate

상기 카르복실기, 술폰산기를 갖는 모노머의 알칼리 금속염, 1~3급 아민염 또는 알칸올아민염 등Alkali metal salts, primary to tertiary amine salts or alkanolamine salts of the monomers having the carboxyl group and sulfonic acid group;

을 들 수 있다. 이들의 다른 구성 단위(b)에 대해서도, 고분자 화합물(2) 중에 1종이 단독으로 포함되어 있더라도 좋고, 2종 이상이 포함되어 있더라도 좋다. Can be mentioned. Also about these other structural units (b), 1 type may be contained independently in the high molecular compound (2), and 2 or more types may be included.

고분자 화합물(2) 중의 산성기 함유 구성 단위(a)의 함유량은 통상 20~100 중량%, 바람직하게는 40~100 중량%, 더욱 바람직하게는 60~100 중량%이다. 고분자 화합물(2) 중의 산성기 함유 구성 단위(a)의 함유량이 20% 미만이면, 후술하는 오늄 양이온으로 카르복실기나 술폰산기의 프로톤을 치환하더라도, 저장 대상이 되는 액체 연료의 흡수량이 저하하거나, 또한, 소량으로는 액체 연료를 겔화할 수 없는 경우가 있다. The content of the acidic group-containing structural unit (a) in the high molecular compound (2) is usually 20 to 100% by weight, preferably 40 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight. If the content of the acidic group-containing structural unit (a) in the high molecular compound (2) is less than 20%, even if the protons of the carboxyl group or sulfonic acid group are replaced with onium cations described later, the amount of absorption of the liquid fuel to be stored decreases, or In small amounts, the liquid fuel may not be gelled.

고분자 화합물(2)이 다른 구성 단위(b)를 포함하는 경우, 상기 예시 구성 단위 중, 모노머의 중합성이나 생성한 폴리머의 안정성 등의 관점에서, (메타)아크릴산알킬에스테르류, 옥시알킬(메타)아크릴레이트류, 알릴에테르류, α-올레핀류, 방향족 비닐 화합물류가 바람직하다. When the high molecular compound (2) contains another structural unit (b), (meth) acrylic acid alkyl esters and oxyalkyl (meth) from the above-described structural units in view of the polymerizability of the monomer, the stability of the produced polymer, and the like. ) Acrylates, allyl ethers, α-olefins and aromatic vinyl compounds are preferable.

액체 연료의 효율적인 흡수나 겔화를 위해, 이 액체 연료의 SP치(솔비리티 파라미터)에 맞춰, 액체 연료와 다른 구성 단위(b)에 있어서 SP치의 차가 5 이하인 액체 연료를 선택한 쪽이 흡수량이나 겔화력이 상승하기 쉽기 때문 바람직하고, 흡수 대상으로 하는 액체 연료의 SP치와 다른 구성 단위(b)의 SP치의 차가 3 이하인 것을 선택한 쪽이 더욱 바람직하다. For efficient absorption and gelation of liquid fuel, the liquid fuel and the liquid fuel having a difference in SP value of 5 or less in the structural unit (b) selected in accordance with the SP value (solvability parameter) of the liquid fuel are the absorption amount or gelation power. Since it is easy to rise, it is preferable, and it is more preferable to select that the difference of the SP value of the liquid fuel made into absorption object, and the SP value of another structural unit (b) is three or less.

고분자 화합물(2)의 제조 방법은, 최종적으로 산성기 함유 구성 단위(a)를 소정량 함유하는 고분자 화합물(2)을 얻을 수 있는 방법이면 되며, 특별히 제한은 없다. 고분자 화합물(2)은, 산성기 함유 구성 단위(a)를 소정량 중합하는 방법 외에, 예컨대 상기 카르복실기, 술폰산기 함유 모노머의 에스테르화물이나 아미드화물 등과 같은 용이하게 카르복실기나 술폰산기로 변경할 수 있는 모노머를 중합하고, 가수분해 등의 방법을 이용하여, 소정량의 카르복실기나 술폰산기의 구성 단위를 분자 내에 도입함으로써 제조할 수도 있다. 또한, 카르복시메틸셀룰로오스로 대표되는 카르복실기, 술폰산기 함유 다당류 고분자 및 이 다당류와 다른 모노머를 그라프트 공중합하는 방법 등에 의해 제조할 수도 있다. The manufacturing method of the high molecular compound (2) may be a method of finally obtaining the high molecular compound (2) containing a predetermined amount of the acidic group-containing structural unit (a), and there is no particular limitation. The high molecular compound (2) is a method of polymerizing an acidic group-containing structural unit (a) in a predetermined amount, for example, a monomer that can be easily changed into a carboxyl group or a sulfonic acid group such as esterified or amidated of the carboxyl group or sulfonic acid group-containing monomer. It can also manufacture by superposing | polymerizing and introduce | transducing the structural unit of a predetermined amount of a carboxyl group and a sulfonic acid group in a molecule | numerator using methods, such as hydrolysis. Moreover, it can also manufacture by the carboxyl group represented by carboxymethylcellulose, the sulfonic-acid group containing polysaccharide polymer, the method of graft copolymerization of this polysaccharide, and another monomer.

고분자 화합물(1)은 이러한 고분자 화합물(2)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤의 30~100 몰%를 오늄 양이온으로 치환한 것이다. The high molecular compound (1) substitutes 30-100 mol% of the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of this high molecular compound (2) with an onium cation.

여기서, 오늄 양이온으로서는, 제4급 암모늄 양이온(I), 3급 포스포늄 양이온(Ⅱ), 제4급 포스포늄 양이온(Ⅲ) 및 3급 옥소늄 양이온(Ⅳ)으로 이루어지는 양이온의 그룹에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. Here, the onium cation is selected from the group of cations consisting of quaternary ammonium cation (I), tertiary phosphonium cation (II), quaternary phosphonium cation (III) and tertiary oxonium cation (IV). 1 type, or 2 or more types are mentioned.

제4급 암모늄 양이온(I)으로서는, 하기 (I-1)~(I-11)를 들 수 있다. As quaternary ammonium cation (I), following (I-1)-(I-11) is mentioned.

(I-1) 탄소수 4~30 또는 그 이상의 알킬 및/또는 알케닐기를 갖는 지방족계 제4급 암모늄; 구체적으로는 테트라메틸암모늄, 에틸트리메틸암모늄, 디에틸디메틸암모늄, 트리에틸메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 트리메틸프로필암모늄, 테트라프로필암모늄, 부틸트리메틸암모늄, 테트라부틸암모늄 등(I-1) aliphatic quaternary ammonium having an alkyl and / or alkenyl group having 4 to 30 or more carbon atoms; Specifically, tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, tetraethylammonium, trimethylpropylammonium, tetrapropylammonium, butyltrimethylammonium, tetrabutylammonium, etc.

(I-2) 탄소수 6~30 또는 그 이상의 방향족 제4급 암모늄; 구체적으로는 트리메틸페닐암모늄, 디메틸에틸페닐암모늄, 트리에틸페닐암모늄 등(I-2) aromatic quaternary ammonium having 6 to 30 or more carbon atoms; Specifically, trimethylphenylammonium, dimethylethylphenylammonium, triethylphenylammonium, etc.

(I-3) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 지환식 제4급 암모늄; 구체적으로는 N,N-디메틸피로디늄, N-에틸-N-메틸피롤리디늄, N,N디메틸모르폴리늄, N,N디에틸모르폴리늄, N,N디메틸피페리디늄, N,N-디에틸피페리디늄 등(I-3) alicyclic quaternary ammonium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, N, N-dimethylpyrodinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, Ndimethylmorpholinium, N, Ndiethylmorpholinium, N, Ndimethylpiperidinium, N, N -Diethylpiperidinium, etc.

(I-4) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 이미다졸리늄; 구체적으로는 1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 1,2,3,4-테트라메틸이미다졸리늄, 1,3,4-트리메틸-2-에틸이미다졸리늄, 1,2-디메틸-3,4-디에틸이미다졸리늄, 1,2-디메틸-3-에틸이미다졸리늄, 1-에틸-3-메틸이미다졸리늄, 1,2,3,4-테트라에틸이미다졸리늄, 1,2,3-트리에틸이미다졸리늄, 4-시아노-1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 2-시아노메틸-1,3-디메틸이미다졸리늄, 4-아세틸-1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 4-메틸카르복시메틸-1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 4-포르밀-1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 3-히드록시에틸-1,2,3-트리메틸이미다졸리늄, 3-히드록시에틸-1,2-디메틸이미다졸리늄 등(I-4) imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically 1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,3,4-trimethyl-2-ethylimidazolinium, 1,2- Dimethyl-3,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolinium, 1,2,3,4-tetraethyl Midazolinium, 1,2,3-triethylimidazolinium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolinium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-formyl-1,2,3-trimethylimidazolinium 3-hydroxyethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 3-hydroxyethyl-1,2-dimethylimidazolinium and the like

(I-5) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 이미다졸륨; 구체적으로는 1,3-디메틸이미다졸륨, 1-에틸-3-부틸이미다졸륨, 1-부틸-3-에틸이미다졸륨, 1,2,3,4-테트라메틸이미다졸륨, 1,2-디메틸-3-에틸이미다졸륨, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨, 1-메틸-3-에틸이미다졸륨, 1,2,3-트리에틸이미다졸륨, 1,2,3,4-테트라에틸이미다졸륨, 1,3-디메틸-2-페닐이미다졸륨, 1,3-디메틸-2-벤질이미다졸륨, 4-시아노-1,2,3-트리메틸이미다졸륨, 3-시아노메틸-1,2-디메틸이미다졸륨, 4-아세틸-1,2,3-트리메틸이미다졸륨, 4-메톡시-1,2,3-트리메틸이미다졸륨, 3-포르밀메틸-1,2-디메틸이미다졸륨, 2-히드록시에틸-1,3-디메틸이미다졸륨, N,N'-디메틸벤조이미다졸륨, N,N'-디에틸벤조이미다졸륨, N-부틸-N'-에틸벤조이미다졸륨 등(I-5) imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-butylimidazolium, 1-butyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolium, 1, 2-dimethyl-3-ethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3-triethylimidazolium, 1,2,3 , 4-tetraethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-phenylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-benzylimidazolium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolium , 3-cyanomethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 4-methoxy-1,2,3-trimethylimidazolium, 3-form Milmethyl-1,2-dimethylimidazolium, 2-hydroxyethyl-1,3-dimethylimidazolium, N, N'-dimethylbenzoimidazolium, N, N'-diethylbenzoimidazolium, N-butyl-N'-ethylbenzoimidazolium, etc.

(I-6) 탄소수 4~30 또는 그 이상의 테트라히드로피리미디늄; 구체적으로는 1,3-디메틸테트라히드로피리디늄, 1,2,3-트리메틸테트라히드로피리디늄, 1,2,3,4-테트라메틸테트라히드로피리디늄, 8-부틸-1,8-디아자비시클로[5,4,0]-7-운데세늄, 5-메틸-1,5-디아자비시클로[4,3,0]-5-노네늄, 3-시아노메틸-1,2-디메틸테트라히드로피리미디늄, 3-아세틸메틸-1,2-디메틸테트라히드로피리미디늄, 4-부틸카르복시메틸-1,2,3-트리메틸-테트라히드로피리미디늄, 3-메톡시메틸-1,2-디메틸테트라히드로피리미디늄, 4-히드록시메틸-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄 등(I-6) tetrahydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; Specifically 1,3-dimethyltetrahydropyridinium, 1,2,3-trimethyltetrahydropyridinium, 1,2,3,4-tetramethyltetrahydropyridinium, 8-butyl-1,8-diazabi Cyclo [5,4,0] -7-undecnium, 5-methyl-1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene, 3-cyanomethyl-1,2-dimethyltetra Hydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-butylcarboxymethyl-1,2,3-trimethyl-tetrahydropyrimidinium, 3-methoxymethyl-1,2 -Dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-hydroxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, etc.

(I-7) 탄소수 4~30 또는 그 이상의 디히드로피리미디늄; 구체적으로는 1,3-디메틸-2,4-혹은-2,6-디히드로피리미디늄[이들을 1,3-디메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄이라고 표기하고, 이하 같은 표현을 이용함], 1,2,3-트리메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄, 1,2,3,4-테트라메틸-2,4,(6)-디히디로피리미디늄, 1,2,3,5-테트라메틸-2,4,(6)-디히드로피미디늄, 8-메틸-1,8-디아자시클로[5,4,0]-7,9(10)-운데칸디에늄, 2-시아노메틸-1,3-디메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄, 3-아세틸메틸-1,2-디메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄, 4-부틸카르복시메틸-1,2,3-트리메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄, 4-포르밀-1,2,3-트리메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄, 3-히드록시에틸-1,2-디메틸-2,4,(6)-디히드로피리미디늄 등(I-7) dihydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 1,3-dimethyl-2,4-or-2,6-dihydropyrimidinium [These are denoted as 1,3-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium. Using the same expression], 1,2,3-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetramethyl-2,4, (6) -dihydro Pyrimidinium, 1,2,3,5-tetramethyl-2,4, (6) -dihydropymidinium, 8-methyl-1,8-diazacyclo [5,4,0] -7, 9 (10) -undecanedienium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyl-2,4 , (6) -dihydropyrimidinium, 4-butylcarboxymethyl-1,2,3-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 4-formyl-1,2,3- Trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 3-hydroxyethyl-1,2-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, etc.

(I-8) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 이미다졸리늄 골격을 갖는 구아니디움; 구체적으로는 2-디메틸아미노-1,3,4-트리메틸이미다졸리늄, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리메틸이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-1-메틸-3,4-디에틸이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-1,3-디메틸이미다졸리늄, 2-디에틸아미노-1,3-디메틸이미다졸리늄, 2-디에틸아미노-1,3-디에틸이미다졸리늄, 1,5,6,7-테트라히드로1,2-디메틸-2H-피리미드[1,2a]이미다졸리늄, 1,5-디히드로-1,2-디메틸-2H-피리미드[1,2a]이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-3-부틸카르복시메틸-1-부틸이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-3-메톡시메틸-1-부틸이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-3-히드록시에틸-1-메틸이미다졸리늄, 2-디메틸아미노-4-히드록시메틸-1,3-디메틸이미다졸리늄 등(I-8) guanidium having an imidazolinium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazolinium, 2-dimethylamino-1-methyl-3,4 -Diethylimidazolinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-di Ethylimidazolinium, 1,5,6,7-tetrahydro1,2-dimethyl-2H-pyrimid [1,2a] imidazolinium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H -Pyrimid [1,2a] imidazolinium, 2-dimethylamino-3-butylcarboxymethyl-1-butylimidazolinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-butylimidazolinium 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethylimidazolinium and the like

(I-9) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 이미다졸륨 골격을 갖는 구아니디움; 구체적으로는 2-디메틸아미노-1,3,4-트리메틸이미다졸륨, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리메틸이미다졸륨, 2-디에틸아미노-1,3-디메틸-4-에틸이미다졸륨, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리에틸이미다졸륨, 2-디메틸아미노-1,3-디메틸이미다졸륨, 1,5,6,7-테트라히드로-1,2-디메틸-2H-이미드[1,2a]이미다졸륨, 1,5-디히드로-1,2-디메틸-2H-피리미드[1,2a]이미다졸륨, 2-디메틸아미노-3-시아노메틸-1-부틸이미다졸륨, 2-디메틸아미노-4-부틸카르복시메틸-1,3-디메틸이미다졸륨, 2-디메틸아미노-3-메톡시메틸-1-부틸이미다졸륨, 2-디메틸아미노-3-포르밀메틸-1-메틸이미다졸륨, 2-디메틸아미노-4-히드록시메틸-1,3-디메틸이미다졸륨 등 (I-9) guanidium having an imidazolium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4- Ethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-triethylimidazolium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolium, 1,5,6,7-tetrahydro-1, 2-dimethyl-2H-imide [1,2a] imidazolium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimid [1,2a] imidazolium, 2-dimethylamino-3- Cyanomethyl-1-butylimidazolium, 2-dimethylamino-4-butylcarboxymethyl-1,3-dimethylimidazolium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-butylimidazolium, 2 -Dimethylamino-3-formylmethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethylimidazolium, etc.

(I-10) 탄소수 4~30 또는 그 이상의 테트라히드로피리미디늄 골격을 갖는 구아니디움; 구체적으로는 2-디메틸아미노-1,3,4-트리메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디에틸아미노-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄, 1,3,4,6,7,8-헥사히드로-1,2-디메틸-2H-이미드[1,2a]피리미디늄, 1,3,4,6,7,8-헥사히드로-1,2-디메틸-2H-피리미드[1,2a]피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-시아노메틸-1-메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-4-아세틸-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-4-메틸카르복시메틸-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-메톡시메틸-1-부틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-히드록시에틸-1-메틸테트라히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-4-히드록시메틸-1,3-디메틸테트라히드로피리미디늄 등(I-10) guanidium having a tetrahydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethyl Tetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1 , 2a] pyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimid [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino-3-cyano Methyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-methylcarboxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyri Midinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-butyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4- Hydroxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, etc.

(I-11) 탄소수 4~30 또는 그 이상의 디히드로피리미디늄 골격을 갖는 구아니디움; 구체적으로는 2-디메틸아미노-1,3,4-트리메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디에틸아미노-1,3,4-트리에틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디에틸아미노-1,3-디메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-1-에틸-3-메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 1,6,7,8-테트라히드로-1,2-디메틸-2H-이미드[1,2a]피리미디늄, 1,6-디히드로-1,2-디메틸-2H-피리미드[1,2a]피리미디늄, 2-디메틸아미노-4-시아노-1,3-디메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-아세틸메틸-1-부틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-메틸카르복시메틸-1-부틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-4-포르밀-1,3-디메틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄, 2-디메틸아미노-3-포르밀메틸-1-부틸-2,4(6)-디히드로피리미디늄 등 (I-11) guanidium having a dihydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6)- Dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-triethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-2,4 ( 6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1-ethyl-3-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,6,7,8-tetrahydro-1,2- Dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,6-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimid [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino-4-cyano -1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-acetylmethyl-1-butyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethyl Amino-3-methylcarboxymethyl-1-butyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydro Pyrimidinium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-butyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, etc.

3급 포스포늄 양이온(Ⅱ)으로서는, 하기 (Ⅱ-1)~(Ⅱ-3)를 들 수 있다. As tertiary phosphonium cation (II), following (II-1)-(II-3) is mentioned.

(Ⅱ-1) 탄소수 1~30 또는 그 이상의 알킬 및/또는 알케닐기를 갖는 지방족계 3급 포스포늄; 구체적으로는 트리메틸술포늄, 트리에틸술포늄, 에틸디메틸술포늄, 디에틸메틸술포늄 등(II-1) aliphatic tertiary phosphonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; Specifically, trimethylsulfonium, triethylsulfonium, ethyldimethylsulfonium, diethylmethylsulfonium, etc.

(Ⅱ-2) 탄소수 6~30 또는 그 이상의 방향족계 3급 포스포늄; 구체적으로는 페닐디메틸술포늄, 페닐에틸메틸술포늄, 페닐메틸벤질술포늄 등(II-2) aromatic tertiary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; Specifically, phenyl dimethyl sulfonium, phenyl ethyl methyl sulfonium, phenyl methyl benzyl sulfonium, etc.

(Ⅱ-3) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 지환식 3급 포스포늄; 구체적으로는 메틸티오라늄, 페닐티오라늄, 메틸티아늄 등(II-3) alicyclic tertiary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, methylthioranium, phenylthioranium, methyl thinium, etc.

제4급 포스포늄 양이온(Ⅲ)으로서는, 하기 (Ⅲ-1)~(Ⅲ-3)를 들 수 있다. As quaternary phosphonium cation (III), following (III-1)-(III-3) is mentioned.

(Ⅲ-1) 탄소수 1~30 또는 그 이상의 알킬 및/또는 알케닐기를 갖는 지방족계 제4급 포스포늄; 구체적으로는 테트라메틸포스포늄, 테트라에틸포스포늄, 테트라프로필포스포늄, 테트라부틸포스포늄, 메틸트리에틸포스포늄, 메틸트리프로필포스포늄, 메틸트리부틸포스포늄, 디메틸디에틸포스포늄, 디메틸디부틸포스포늄, 트리메틸에틸포스포늄, 트리메틸프로필포스포늄, 트리메틸부틸포스포늄 등(III-1) aliphatic quaternary phosphonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; Specifically, tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrapropylphosphonium, tetrabutylphosphonium, methyltriethylphosphonium, methyltripropylphosphonium, methyltributylphosphonium, dimethyldiethylphosphonium, dimethyldibutyl Phosphonium, trimethylethylphosphonium, trimethylpropylphosphonium, trimethylbutylphosphonium, etc.

(Ⅲ-2) 탄소수 6~30 또는 그 이상의 방향족계 4급 포스포늄; 구체적으로는 트리페닐메틸포스포늄, 디페닐디메틸포스포늄, 트리페닐벤질포스포늄 등(III-2) aromatic quaternary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; Specifically, triphenylmethyl phosphonium, diphenyl dimethyl phosphonium, triphenyl benzyl phosphonium, etc.

(Ⅲ-3) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 지환식 4급 포스포늄; 구체적으로는 1,1-디메틸포스포라늄, 1-메틸-1-에틸포스포라늄, 1,1-디에틸포스포라늄, 1,1-디에틸포스포리나늄, 1,1-펜타에틸렌포스포리나늄 등 (III-3) alicyclic quaternary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, 1,1-dimethylphosphoranium, 1-methyl-1-ethylphosphoranium, 1,1-diethylphosphoranium, 1,1-diethylphosphorinium, 1,1-pentaethyleneforce Porinium, etc.

제4급 옥소늄 양이온(Ⅳ)으로서는, 하기 (Ⅳ-1)~(Ⅳ-3)를 들 수 있다. As quaternary oxonium cation (IV), following (IV-1)-(IV-3) is mentioned.

(Ⅳ-1) 탄소수 1~30 또는 그 이상의 알킬 및/또는 알케닐기를 갖는 지방족계 3급 옥소늄; 구체적으로는 트리메틸옥소늄, 트리에틸옥소늄, 에틸디메틸옥소늄, 디에틸메틸옥소늄 등 (IV-1) aliphatic tertiary oxonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; Specifically, trimethyl oxonium, triethyl oxonium, ethyl dimethyl oxonium, diethyl methyl oxonium, etc.

(Ⅳ-2) 탄소수 6~30 또는 그 이상의 방향족계 3급 옥소늄; 구체적으로는 페닐디메틸옥소늄, 페닐에틸메틸옥소늄, 페닐메틸벤질옥소늄 등(IV-2) aromatic tertiary oxonium having 6 to 30 or more carbon atoms; Specifically, phenyl dimethyl oxonium, phenyl ethyl methyl oxonium, phenyl methyl benzyl oxonium, etc.

(Ⅳ-3) 탄소수 3~30 또는 그 이상의 지환식 3급 옥소늄; 구체적으로는 메틸옥소라늄, 페닐옥소라늄, 메틸옥사늄 등(IV-3) alicyclic tertiary oxonium having 3 to 30 or more carbon atoms; Specifically, methyloxoranium, phenyloxoranium, methyloxanium, etc.

이 중에서, 바람직한 오늄 양이온은 제4급 암모늄 양이온(I)이며, 더욱 바람직한 것은 상기 (I-1), (I-4) 및 (I-5)이고, 특히 바람직한 것은 (I-4) 및 (I-5)이다. Of these, preferred onium cations are quaternary ammonium cations (I), more preferably the above (I-1), (I-4) and (I-5), particularly preferred are (I-4) and ( I-5).

이들 오늄 양이온은 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다.These onium cations may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

고분자 화합물(2)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤을 상기 오늄 양이온에 의해 치환하는 방법으로서는, 이 프로톤의 소정량을 오늄 양이온으로 치환할 수 있는 방법이라면 어느 방법이라도 좋지만, 예컨대, 상기 오늄 양이온의 수산화물염(예컨대, 테트라에틸암모늄하이드록사이드 등)이나 모노메틸탄산화물염(예컨대, 1,2,3,4-트리메틸이미다졸리늄모노메틸탄산염 등)을, 고분자 화합물(2)에 첨가하여, 필요에 따라 탈수나 탈탄산, 탈메탄올을 행하는 것으로 용이하게 치환할 수 있다. 또한, 고분자 화합물(2)을 구성하는 모노머의 단계에서 마찬가지로 치환하더라도 좋다. As a method for substituting the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the high molecular compound (2) with the onium cation, any method may be used as long as it can replace a predetermined amount of the protons with the onium cation. Hydroxide salts (e.g., tetraethylammonium hydroxide, etc.) and monomethyl carbonate salts (e.g., 1,2,3,4-trimethylimidazolinium monomethyl carbonate, etc.) are added to the polymer compound (2). Therefore, it can be easily substituted by dehydration, decarbonation, and demethanol as needed. Moreover, you may substitute similarly in the step of the monomer which comprises the high molecular compound (2).

오늄 양이온에 의한 치환을 하여 고분자 화합물(1)을 제조하는 방법으로서는 예컨대, 상기 산성기 함유 구성 단위(a)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤을 오늄 양이온으로 치환한 후 중합 또는 공중합하는 방법이나, 고분자 화합물(2)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤을 오늄 양이온으로 치환하는 방법 등을 들 수 있지만, 소정량의 오늄 양이온이 도입된 고분자 화합물(1)을 얻을 수 있는 방법이라면, 산성기 함유 구성 단위(a)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤의 오늄 양이온으로의 치환은 어느 단계에서 행하더라도 좋다. As a method of preparing the polymer compound (1) by substitution with an onium cation, for example, a method of polymerizing or copolymerizing the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the acidic group-containing structural unit (a) with an onium cation and then And a method in which the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the high molecular compound (2) are substituted with an onium cation, and the like, and if the high molecular compound (1) having a predetermined amount of onium cation introduced therein can be obtained, Substitution of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the containing structural unit (a) with the onium cation may be performed at any stage.

고분자 화합물(2)의 카르복실기 및/또는 술폰산기의 프로톤을 오늄 양이온에 의해 치환하는 비율(이하, 「오늄 양이온 치환율」이라고 부름)은 통상 30~100 몰%, 바람직하게는 50~100 몰%, 더욱 바람직하게는 70~100 몰%이다. 오늄 양이온치환율이 30 몰% 미만이면, 고분자 화합물(1)의 카르복실기, 술폰산기 및 오늄 양이온의 해리가 지나치게 낮아 팽윤력이나 겔화력이 낮은 경우가 있다. The ratio of replacing the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the high molecular compound (2) with an onium cation (hereinafter referred to as "onium cation substitution rate") is usually 30 to 100 mol%, preferably 50 to 100 mol%, More preferably, it is 70-100 mol%. When onium cation substitution rate is less than 30 mol%, dissociation of the carboxyl group, sulfonic acid group, and onium cation of the high molecular compound (1) may be too low, and swelling power or gelation power may be low.

전술한 고분자 화합물(2)의 제조 공정 또는 고분자 화합물(1)의 제조 공정, 혹은 그 후의 공정의 어느 공정에서 가교를 행하여, 고분자 화합물(1)의 가교체(A)로 한다. 가교의 방법으로서는, 공지의 방법이면 좋으며, 예컨대, 하기 (1)~(5)의 방법을 들 수 있다. The crosslinking is carried out at any of the above-described manufacturing steps of the polymer compound (2), the manufacturing step of the polymer compound (1), or a subsequent step to obtain a crosslinked product (A) of the polymer compound (1). As a method of bridge | crosslinking, what is necessary is just a well-known method, For example, the method of following (1)-(5) is mentioned.

(1) 공중합성 가교제에 의한 가교; (1) crosslinking with a copolymerizable crosslinking agent;

고분자 화합물(2)의 원료인 산성기 함유 구성 단위(a) 및/또는 산성기 함유 구성 단위(a)의 오늄 양이온 치환체, 및 필요에 따라서 이용되는 다른 구성 단위(b)의 1종 또는 2종 이상(이하, 이들을 「원료 성분」이라고 총칭함)과 공중합 가능한, 또는 분자 내에 2중 결합을 2개 이상 갖는 공중합성 가교제를, 원료 성분에 공중합시켜, 고분자 화합물(2)의 합성전 또는 합성시에 가교하는 방법. 공중합성 가교제로서는, 예컨대 디비닐벤젠 등의 다가 비닐형 가교제, N,N'-부틸렌비스아크릴아미드 등의 (메타)아크릴아미드형 가교제, 펜타에리스리톨트리알릴에테르 등의 다가 알릴에테르형 가교제, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 등의 다가 (메타)아크릴산에스테르형 가교제 등을 들 수 있다. One or two of the onium cation substituents of the acidic group-containing structural unit (a) and / or the acidic group-containing structural unit (a) which are raw materials of the high molecular compound (2), and other structural units (b) used as necessary. A copolymerizable crosslinking agent copolymerizable with the above (hereinafter, collectively referred to as "raw material component") or having two or more double bonds in a molecule is copolymerized with the raw material component, before or during synthesis of the high molecular compound (2). How to crosslink in. As a copolymerizable crosslinking agent, For example, polyvalent vinyl type crosslinking agents, such as divinylbenzene, (meth) acrylamide type crosslinking agents, such as N, N'-butylene bisacrylamide, polyvalent allylether crosslinking agents, such as pentaerythritol triallyl ether, and trimethyl Polyvalent (meth) acrylic acid ester crosslinking agents, such as an all propane triacrylate, etc. are mentioned.

(2) 반응성 가교제에 의한 가교; (2) crosslinking with a reactive crosslinking agent;

원료 성분의 관능기 등과 반응할 수 있는 관능기를 분자 내에 2개 이상 갖는 반응성 가교제를 이용하여, 고분자 화합물(2)의 합성전 또는 합성시에 가교하는 방법. 반응성 가교제로서는, 예컨대 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 등의 다가 이소시아네이트형 가교제, 폴리글리세롤폴리글리시딜에테르 등의 다가 에폭시형 가교제, 글리세린 등의 다가 알콜형 가교제, 헥사메틸렌테트라민이나 폴리에틸렌이민 등의 다가 아민, 이민형 가교제, 에피크롤히드린 등의 할로에폭시형 가교제, 황산알루미늄 등의 다가 금속염형 가교제 등을 들 수 있다. A method of crosslinking before or during the synthesis of the high molecular compound (2) using a reactive crosslinking agent having two or more functional groups in a molecule capable of reacting with a functional group or the like of a raw material component. As a reactive crosslinking agent, For example, polyvalent isocyanate type crosslinking agents, such as 4,4'- diphenylmethane diisocyanate, polyvalent epoxy type crosslinking agents, such as polyglycerol polyglycidyl ether, polyhydric alcohol type crosslinking agents, such as glycerin, hexamethylenetetramine and polyethylene Polyvalent amines such as imines, imine crosslinking agents, haloepoxy crosslinking agents such as epichlorohydrin, and polyvalent metal salt crosslinking agents such as aluminum sulfate.

(3) 중합 반응성 가교제에 의한 가교; (3) crosslinking with a polymerization reactive crosslinking agent;

원료 성분과 공중합 가능한, 또는 분자 내에 2중 결합을 갖고, 또 원료 성분의 관능기 등과 반응할 수 있는 관능기를 분자 내에 갖는 중합 반응성 가교제를 이용하여, 고분자 화합물(2)의 합성전 또는 합성시에 가교하는 방법. 중합 반응성 가교제로서는, 예컨대 글리시딜메타크릴레이트 등의 글리시딜(메타)아크릴레이트형 가교제, 알릴글리시딜에테르 등의 알릴에폭시형 가교제 등을 들 수 있다. Crosslinking before or during synthesis of the polymer compound (2) using a polymerization-reactive crosslinking agent copolymerizable with the raw material component or having a double bond in the molecule and having a functional group capable of reacting with the functional group of the raw material component, etc. in the molecule. How to. As a polymerization reactive crosslinking agent, glycidyl (meth) acrylate type crosslinking agents, such as glycidyl methacrylate, allyl epoxy crosslinking agents, such as allyl glycidyl ether, etc. are mentioned, for example.

(4) 방사선 조사에 의한 가교; (4) crosslinking by irradiation;

고분자 화합물(1)에 자외선, 전자선, 감마선 등의 방사선을 조사하여, 고분자 화합물(1)을 가교하는 방법, 혹은 원료 성분에 자외선, 전자선, 감마선 등을 조사하여 고분자 화합물(2)의 합성시에 중합과 가교를 동시에 행하는 방법 등. When the polymer compound (1) is irradiated with radiation such as ultraviolet rays, electron beams, gamma rays, or the like to crosslink the polymer compound (1), or the raw material components are irradiated with ultraviolet rays, electron beams, gamma rays or the like to synthesize the polymer compound (2). A method of simultaneously performing polymerization and crosslinking;

(5) 가열에 의한 가교; (5) crosslinking by heating;

고분자 화합물(2) 또는 고분자 화합물(1)을 100℃ 이상으로 가열하여, 고분자 화합물(2) 또는 고분자 화합물(1)의 분자 사이에서 열가교, 예컨대, 가열에 의한 라디칼의 발생에 의한 탄소 사이의 가교나 관능기 사이에서의 가교를 하는 방법 등. The polymer compound (2) or the polymer compound (1) is heated to 100 ° C. or higher, and thermal crosslinking between molecules of the polymer compound (2) or the polymer compound (1), for example, between carbons due to the generation of radicals by heating. Bridge | crosslinking, the method of bridge | crosslinking between functional groups, etc.

이들 가교 방법 중에서 바람직한 방법은, 최종품의 용도, 형태에 따라서 다르지만, 종합적인 면에서 (1) 공중합성 가교제에 의한 가교, (2) 반응성 가교제에 의한 가교 및 (4) 방사선 조사에 의한 가교이다. Among these crosslinking methods, preferred methods are, depending on the use and form of the final product, in general, (1) crosslinking with a copolymerizable crosslinking agent, (2) crosslinking with a reactive crosslinking agent, and (4) crosslinking with radiation.

상기 공중합성 가교제 중에서 바람직한 것은, 다가 (메타)아크릴아미드형 가교제, 알릴에테르형 가교제, 다가 (메타)아크릴산에스테르형 가교제이며, 더욱 바람직한 것은 알릴에테르형 가교제이다. 상기 반응성 가교제 중에서 바람직한 것은 다가 이소시아네이트형 가교제 및 다가 에폭시형 가교제이며, 더욱 바람직한 것은 분자 내에 3개 이상의 관능기를 갖는 다가 이소시아네이트형 가교제 또는 다가 에폭시형 가교제이다. Among the copolymerizable crosslinking agents, preferred are polyvalent (meth) acrylamide crosslinking agents, allyl ether crosslinking agents, and polyvalent (meth) acrylic acid ester crosslinking agents, and more preferably allylether crosslinking agents. Preferred among the reactive crosslinking agents are polyisocyanate crosslinking agents and polyvalent epoxy crosslinking agents, more preferably polyvalent isocyanate crosslinking agents or polyvalent epoxy crosslinking agents having three or more functional groups in the molecule.

가교도는, 사용 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 공중합성 가교제를 사용하는 경우는, 그 첨가량은 전체 원료 성분 중량에 대하여, 0.001~10 중량%가 바람직하고, 0.01~5 중량%가 더욱 바람직하다. Although the crosslinking degree can be suitably selected according to a use purpose, when using a copolymerizable crosslinking agent, 0.001-10 weight% is preferable with respect to the total raw material component weight, and, as for the addition amount, 0.01-5 weight% is more preferable. .

반응성 가교제를 사용하는 경우, 그 첨가량은 가교체(A)를 어떠한 형상으로 하는지에 따라서 바람직한 첨가량이 다르지만, 전체 원료 성분에 대하여 0.001~10 중량%이 바람직하고, 후술하는 액체 연료를 함유한 일체화한 양호한 겔을 작성하기 위해서, 특히 전체 원료 성분에 대하여 0.01~50 중량%가 바람직하다. In the case of using a reactive crosslinking agent, the amount of addition varies depending on the shape of the crosslinked body (A), but the amount of addition is preferably 0.001 to 10% by weight based on the total raw material components, and the integral fuel containing the liquid fuel described later. In order to produce a good gel, 0.01-50 weight% is especially preferable with respect to all the raw material components.

원료 성분, 즉 산성기 함유 구성 단위(a) 및/또는 산성기 함유 구성 단위(a)의 오늄 양이온 치환체 및 필요에 따라 이용되는 다른 구성 단위(b)의 중합 방법도 공지의 방법이면 되며, 예컨대, 상기한 각 모노머 및 생성하는 폴리머가 용해하는 용매 속에서의 용액 중합법, 용매를 사용하지 않고서 중합하는 괴상(塊狀) 중합법, 유화 중합법 등을 예시할 수 있다. 이 중에서 바람직한 것은 용액 중합법이다. The polymerization method of the raw material component, ie, the onium cation substituent of the acidic group-containing structural unit (a) and / or the acidic group-containing structural unit (a), and other structural units (b) used as necessary may be a known method. The solution polymerization method in the solvent which each said monomer and the polymer to produce | generate dissolve, the block polymerization method which superposes | polymerizes without using a solvent, an emulsion polymerization method, etc. can be illustrated. Among these, the solution polymerization method is preferable.

용액 중합의 경우에 이용하는 용매는, 사용하는 모노머나 폴리머의 용해성에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 예컨대 메탄올, 에탄올 등의 알콜류, 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트 등의 카르보네이트류, γ-부티로락톤 등의 락톤류, ε-카프로락탐 등의 락톤류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 초산에틸 등의 카르복실산에스테르류, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류 등의 유기 용매나, 물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 1종을 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용하더라도 좋다. The solvent used in the case of solution polymerization can be appropriately selected depending on the solubility of the monomer and polymer to be used, but for example, carbon such as alcohols such as methanol and ethanol, ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate Lactones such as nates, γ-butyrolactone, lactones such as ε-caprolactam, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, carboxylic acid esters such as ethyl acetate, tetrahydrofuran and dimethoxyethane Organic solvents, such as aromatic hydrocarbons, such as ether, toluene, and xylene, water, etc. are mentioned. These solvent may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

용액 중합에 있어서의 중합 농도도 특별히 한정은 없고 목적으로 하는 용도에 따라 여러 가지로 다르지만, 1~80 중량%가 바람직하고, 5~60 중량%가 더욱 바람직하다. The polymerization concentration in solution polymerization is also not particularly limited and varies in various ways depending on the intended use, but is preferably 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 60% by weight.

중합 개시제도 통상의 것이면 되며, 아조계 개시제, 과산화물계 개시제, 레독스 개시제를 예시할 수 있다. 아조계 개시제로서는, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스시아노발레르산, 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드, 아조비스{2-메틸-N-(2-히드록시에틸)프로로피온아미드} 등을 들 수 있다. 과산화물계 개시제로서는, 과산화벤조일, 디-t-부틸퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드, 호박산퍼옥사이드, 디(2-에톡시에틸)퍼옥시디카르보네이트, 과산화수소 등을 들 수 있다. 레독스 개시제로서는, 상기 과산화물계 개시제와 환원제(아스코르빈산이나 과황산염)의 조합 등을 들 수 있다. The polymerization initiator may be a conventional one, and examples thereof include azo initiators, peroxide initiators, and redox initiators. Examples of azo initiators include azobisisobutyronitrile, azobiscyanovaleric acid, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride and azobis {2- Methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide} etc. are mentioned. Examples of the peroxide initiator include benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, succinate peroxide, di (2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, hydrogen peroxide and the like. As a redox initiator, the combination of the said peroxide initiator and a reducing agent (ascorbic acid or persulfate), etc. are mentioned.

다른 중합 방법으로서는, 광증감 개시제[벤조페논 등]을 첨가하여 자외선 등을 조사하는 방법, 감마선이나 전자선 등의 방사선을 조사하여 중합하는 방법 등을 예시할 수 있다. As another polymerization method, the method of irradiating an ultraviolet-ray etc. by adding a photosensitization initiator [benzophenone etc.], the method of irradiating a superposition | polymerization by irradiating radiation, such as a gamma ray or an electron beam, can be illustrated.

중합 개시제를 사용하는 경우의 개시제의 첨가량은 특별히 한정은 없지만, 사용하는 원료 성분의 총 중량에 대하여, 0.0001~5 중량%가 바람직하고, 0.001~2 중량%가 더욱 바람직하다. Although the addition amount of the initiator in the case of using a polymerization initiator is not specifically limited, 0.0001-5 weight% is preferable with respect to the total weight of the raw material component to be used, and 0.001-2 weight% is more preferable.

중합 온도도 목적으로 하는 분자량이나 개시제의 분해 온도, 사용하는 용매의 비점 등에 따라 여러 가지로 다르지만, -20~200℃가 바람직하고, 0~100℃가 더욱 바람직하다. The polymerization temperature also varies depending on the target molecular weight, the decomposition temperature of the initiator, the boiling point of the solvent to be used, etc., but is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 100 ° C.

이러한 가교체(A)는 액체 연료를 흡수하는 능력이 있어, 액체 연료를 흡수하여 안정적인 연료 조성물을 형성한다. This crosslinked body (A) has the ability to absorb the liquid fuel, thereby absorbing the liquid fuel to form a stable fuel composition.

가교체(A)의 액체 연료 흡수량은, 대상으로 하는 연료의 종류나 가교체(A)의 조성 또는 겔 강도 등에 따라 다양하게 변화된다. 가교체(A)는, 예컨대 메탄올에 대한 흡수량이 10~1,000 g-메탄올/g-가교체(A)로 설계하는 것이 바람직하고, 50~900 g/g으로 설계하는 것이 더욱 바람직하다. 이 흡수량이 10 g/g 이상이면, 보액량이 충분하고 저장 효율이 우수하다. 1,000 g/g 이하이면 액체 연료를 보액한 연료 조성물의 겔 강도가 지나치게 약하다고 하는 문제가 없다. The liquid fuel absorption amount of the crosslinked product (A) varies in accordance with the kind of the target fuel, the composition of the crosslinked product (A), the gel strength, and the like. It is preferable to design a crosslinked body (A) by 10-1,000 g-methanol / g-crosslinked body (A), for example, and it is more preferable to design it as 50-900 g / g. If this absorption amount is 10 g / g or more, the amount of liquid retention will be sufficient and it will be excellent in storage efficiency. If it is 1,000 g / g or less, there is no problem that the gel strength of the fuel composition in which the liquid fuel is held is too weak.

제4 양상에 따른 가교체(A)를 입자형으로 하는 경우, 그 입자 지름은 체적 평균 입자 지름으로 0.1~5,000 μm이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50~2,000 μm이다. 또한, 0.1 μm 미만이 전체의 10 중량% 이하, 5,000 μm을 넘는 부분이 전체의 10 중량% 이하가 바람직하고, 각각 5% 이하가 보다 바람직하다. When making the crosslinked body (A) which concerns on a 4th aspect into a particle shape, the particle diameter is 0.1-5,000 micrometers in volume average particle diameter, More preferably, it is 50-2,000 micrometers. Moreover, 10 weight% or less of the whole and the part over 5,000 micrometers are less than 0.1 micrometer are preferable, and 10 weight% or less of the whole is preferable, and 5% or less is more preferable, respectively.

입자 지름의 측정은 로탑 시험 체 진탕기 및 JIS Z8801-2000 표준 체를 이용하여, 페리즈?케미컬?엔지니어즈?핸드북 제6판(맥글로힐?북?컴패니, 1984, 21 페이지)에 기재된 방법으로 행할 수 있다(이하, 입자 지름의 측정은 본 방법에 의함). The particle diameter was measured by a method described in Ferris Chemicals 6th Handbook (MacGlohill, North, Company, 1984, p. 21), using a low-top test sieve shaker and JIS Z8801-2000 standard sieve. (Hereinafter, the particle diameter is measured by this method).

가교체(A)를 입자형의 형태로 하는 방법으로서는, 최종적으로 입자형으로 된다면 특별히 한정은 없지만, 예컨대, 하기 (i)~(ⅳ) 등의 방법을 들 수 있다. As a method of making a crosslinked body (A) into a particulate form, if it finally becomes a particulate form, there will be no limitation in particular, For example, methods, such as following (i)-(i), are mentioned.

(i); 필요에 따라 용매를 이용하여, 상기 공중합성 가교제를 공중합하여 고분자 화합물(1)의 가교체(A)를 작성하고, 필요에 따라 건조 등의 방법으로 용매를 유거하고, 공지의 분쇄 방법을 이용하여 분쇄하여 입자형으로 하는 방법. (i); If necessary, a solvent is used to copolymerize the copolymerizable crosslinking agent to prepare a crosslinked product (A) of the polymer compound (1), and if necessary, the solvent is distilled off by drying or the like, using a known grinding method. Grinding to granules.

(ⅱ); 필요에 따라 용매를 이용하여, 중합하여 고분자 화합물(1)을 작성하고, 이어서 상기 반응성 가교제 또는 조사 등의 수단에 의해 고분자 화합물(1)을 가교한 후, 필요에 따라 건조 등의 방법으로 용매를 유거하고, 공지의 분쇄 방법을 이용하여 분쇄하여 입자형으로 하는 방법. (Ii); If necessary, polymerization is carried out using a solvent to prepare a high molecular compound (1), and then the high molecular compound (1) is crosslinked by a means such as the reactive crosslinking agent or irradiation, and then the solvent is dried by a method such as drying if necessary. A method of distilling and pulverizing using a known grinding method to form a particulate.

(ⅲ); 산성기 함유 구성 단위(a), 필요에 따라서 다른 구성 단위(b)를 상기 공중합성 가교제의 존재 하에, 필요에 따라 용매를 이용하여 공중합하고 가교하여 고분자화한 후, 상기 오늄 양이온 화합물을 첨가하여, 산기의 프로톤을 소정량 오늄 양이온으로 치환한 후, 필요에 따라 건조 등의 방법으로 용매를 유거하고, 공지의 분쇄 방법을 이용하여 분쇄하여 입자형으로 하는 방법. (Iii); The acidic group-containing structural unit (a) and, if necessary, the other structural unit (b) are copolymerized with a solvent and polymerized by crosslinking, if necessary, in the presence of the copolymerizable crosslinking agent, and then the onium cation compound is added. A method of dissolving a proton of an acid group by a predetermined amount onium cation, then distilling a solvent by methods, such as drying, if necessary, and grind | pulverizing using a well-known grinding | pulverization method to make it a granular form.

(ⅳ); 산성기 함유 구성 단위(a), 필요에 따라서 다른 구성 단위(b)를 상기 공중합성 가교제의 존재 하에 필요에 따라 용매를 이용하여 공중합하여 미가교의 고분자로 한 후, 상기 오늄 양이온 화합물 및 반응성 가교제나 방사선 조사를 함으로써, 산기의 프로톤을 치환하는 것과 동시에 고분자를 가교하고, 필요에 따라 건조 등의 방법으로 용매를 유거하여, 공지의 분쇄 방법을 이용하여 분쇄하여 입자형으로 하는 방법. (Iii); The acidic group-containing structural unit (a) and, if necessary, the other structural unit (b) are copolymerized with a solvent as necessary in the presence of the copolymerizable crosslinking agent to form an uncrosslinked polymer, and then the onium cationic compound and the reactive crosslinking agent By irradiating with radiation, the proton of an acidic radical is substituted, and a polymer is bridge | crosslinked, a solvent is distilled off by the method of drying etc. as needed, and it grind | pulverizes using a well-known grinding | pulverization method, and is made into a particulate form.

상기 방법에 있어서, 가교체(A)의 형상을 입자형으로 하는 과정에서 필요에 따라 행하는 건조는 공지의 건조 방법이면 되며, 예컨대 통기 건조(순풍 건조기 등), 투기 건조(밴드형 건조기 등), 감압 건조(감압 건조기 등), 접촉 건조(드럼 드라이어 등) 등을 예로 들 수 있다. In the said method, drying performed as needed in the process of making the shape of a crosslinked body (A) into a particle shape should just be a well-known drying method, For example, aeration drying (for example, a pure air dryer), air drying (band type dryer, etc.), Drying under reduced pressure (pressure reduction dryer etc.), contact drying (drum dryer etc.), etc. are mentioned.

건조하는 경우의 건조 온도는, 폴리머 등의 열화나 과도한 가교가 발생하지 않으면 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 0~200℃, 더욱 바람직하게는 50~150℃이다.The drying temperature in the case of drying is not particularly limited as long as deterioration such as a polymer or excessive crosslinking does not occur, but it is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C.

가교체(A)의 형상을 입자형으로 하는 경우의, 분쇄 방법도 공지의 방법이면 되며, 예컨대, 충격 분쇄(핀밀, 커터밀, 볼밀형 분쇄기나 ACM 팔페라이저(pulverizer) 등의 고속 회전형 분쇄기 등), 공기 분쇄(제트 분쇄기 등), 동결 분쇄 등의 방법을 예로 들 수 있다. The grinding | pulverization method in the case of making the shape of a crosslinked body (A) into a particle shape may be a well-known method, for example, a high-speed rotary grinder, such as impact grinding (pin mill, cutter mill, ball mill grinder, ACM pulverizer, etc.). Etc.), air grinding (jet grinder etc.), freeze grinding, etc. are mentioned.

가교체(A) 및 연료로 이루어지는 연료 조성물은 그 목적에 따라서 여러 가지 형태로 가공할 수 있으며, 그 형상에는 특별히 한정은 없지만, 바람직한 형태로서는 입자형, 시트형, 일체겔화의 형태를 예로 들 수 있다. The fuel composition composed of the crosslinked product (A) and the fuel can be processed into various forms depending on the purpose thereof, and the shape thereof is not particularly limited, but examples of the preferred form include particulate, sheet and monogel formation. .

이하, 바람직한 형태의 작성 방법에 관해서 설명하지만, 연료 조성물의 형태에 따라서 그 작성 방법 등이나 바람직한 방법 등이 약간 다르기 때문에, 각각에 관하여 설명한다. Hereinafter, although the preparation method of a preferable aspect is demonstrated, since the preparation method, a preferable method, etc. differ slightly according to the form of a fuel composition, each is demonstrated.

입자형의 연료 조성물은 입자형의 가교체(A)가 액체 연료를 흡수한 것이라도 좋고, 액체 연료를 흡수한 후 입자형으로 한 것이라도 좋다. 입자형으로 하는 방법은 상기한 입자형의 가교체(A)를 제조하는 방법과 같은 식이라도 좋고, 그 체적 평균 입자 지름 등도 같은 값이 바람직하다. The particulate fuel composition may be one in which the particulate crosslinked product (A) has absorbed the liquid fuel, or may have been made into particulate after absorbing the liquid fuel. The method of making a particle shape may be the same as the method of manufacturing said particle | grain crosslinked body (A), and the value similar to the volume average particle diameter etc. is preferable.

연료 조성물을 시트형으로 하는 경우, 그 시트화법으로서는 예컨대, 하기 (v)~(ⅶ)의 방법을 예로 들 수 있다. When making a fuel composition into a sheet form, the method of following (v)-(i) is mentioned as the sheeting method, for example.

(v); 입자형의 가교체(A)를 부직포나 종이 등의 사이에 끼워 샌드위치 시트로 하고, 그 후 액체 연료를 흡수시키는 방법. (v); A particulate crosslinked product (A) is sandwiched between a nonwoven fabric, paper, or the like to form a sandwich sheet, and then the liquid fuel is absorbed.

(ⅵ); 고분자 화합물(1)의 미가교체를 부직포, 직포, 종이, 필름의 하나 또는 2개 이상으로 이루어지는 기재에 함침 및/또는 도공한 후, 상기 가교제에 의한 가교, 상기 방사선 조사에 의한 가교, 가열에 의한 가교로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 가교 수단을 이용하여 고분자 화합물(1)을 가교시키는 동시에, 필요에 따라 용매를 유거하여 시트화한 후, 액체 연료를 흡수시키는 방법. (Iii); After impregnating and / or coating the uncrosslinked polymer compound (1) with one or two or more substrates consisting of nonwoven fabric, woven fabric, paper, and film, crosslinking by the crosslinking agent, crosslinking by the radiation, and heating A method of crosslinking a polymer compound (1) using one or two or more crosslinking means selected from the group consisting of crosslinking, and distilling off the solvent as necessary to form a sheet to absorb the liquid fuel.

(ⅶ); 30~100 몰%의 프로톤을 상기 오늄 양이온으로 치환한 산성기 함유 구성 단위(a) 20~100 중량%과, 다른 구성 단위(b) 0~80 중량%과, 상기 가교제로 이루어지는 혼합 용액을, 부직포, 직포, 종이, 필름 중의 하나 또는 2개 이상으로 이루어지는 기재에 함침 및/또는 도공한 후, 상기 기재를 중합 개시제 및/또는 방사선 등의 조사에 의한 가교, 가열에 의한 가교의 그룹에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 가교 수단을 이용하여 중합하고, 필요에 따라 용매를 유거함으로써 시트화한 후, 액체 연료를 흡수시키는 방법. (Iii); 20-100 weight% of the acidic group containing structural unit (a) which substituted 30-100 mol% proton by the said onium cation, 0-80 weight% of other structural units (b), and the mixed solution which consists of the said crosslinking agents, After impregnating and / or coating a substrate made of one or two or more of nonwoven fabric, woven fabric, paper, and film, the substrate is selected from the group of crosslinking by irradiation with a polymerization initiator and / or radiation, and crosslinking by heating. A method of polymerizing using one or two or more crosslinking means and sheeting by distilling off the solvent, if necessary, and then absorbing the liquid fuel.

이들 방법 중에서, 작성한 시트의 두께 조정의 용이함이나 작성한 시트의 흡수 속도 등의 관점에서, (ⅵ) 또는 (ⅶ)이 바람직하다. 형상을 시트형으로 한 경우의 연료 조성물 시트의 두께는 1~50,000 μm이 바람직하고, 5~30,000이 더욱 바람직하고, 10~10,000 μm이 특히 바람직하다. 시트의 두께가 1 μm 이상이면 가교체(A)의 평량이 지나치게 적어지지 않고, 50,000 μm 이하이면 시트의 두께가 지나치게 두꺼워지는 일이 없다. 시트 길이나 폭은 사용하는 크기에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 특별히 한정은 없지만, 바람직한 길이는 0.01~10,000 m, 바람직한 폭은 0.1~300 cm이다. Among these methods, from the viewpoint of ease of thickness adjustment of the created sheet, absorption rate of the created sheet, and the like, (i) or (iii) is preferable. 1-50,000 micrometers is preferable, as for the thickness of the fuel composition sheet in the case of making a shape into a sheet form, 5-30,000 are more preferable, 10-10,000 micrometers is especially preferable. If the thickness of the sheet is 1 µm or more, the basis weight of the crosslinked product (A) does not become too small, and if the thickness is 50,000 µm or less, the thickness of the sheet does not become too thick. The sheet length and width can be appropriately selected according to the size to be used, and there is no particular limitation, but the preferred length is 0.01 to 10,000 m and the preferred width is 0.1 to 300 cm.

연료 조성물 시트에 있어서의 가교체(A)의 평량에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 대상으로 하는 액체 연료의 흡수?보액 능력, 또 두께가 지나치게 두껍게 되지 않는 것 등을 가미하면, 평량은 10~3,OOO g/m2가 바람직하고, 20~1,OOO g/m2가 더욱 바람직하다.The basis weight of the crosslinked product (A) in the fuel composition sheet is not particularly limited, but the basis weight is 10 to 3, when the absorption and retention capability of the target liquid fuel and the thickness are not too thick. OOO g / m 2 is preferable and 20-1, OO g / m 2 is more preferable.

제4 양상에 있어서, 형태를 시트형으로 하기 위해서 필요에 따라 사용하는, 부직포, 직포, 종이, 필름 등의 기재는 공지의 것이면 되며, 예컨대, 평량이 10~500 g/m2 정도인 합성 섬유 및/또는 천연 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포, 종이(상질지, 박엽지, 일본종이 등), 합성 수지로 이루어지는 필름 및 이들의 2개 이상의 기재 및 이들의 복합체를 예시할 수 있다. In a 4th aspect, base materials, such as a nonwoven fabric, a woven fabric, a paper, and a film, used as needed in order to make a form into a sheet form should just be a well-known thing, For example, the synthetic fiber whose basis weight is about 10-500 g / m <2> and Non-woven or woven fabric made of natural fibers, paper (quality paper, thin paper, Japanese paper, etc.), a film made of synthetic resin, two or more substrates thereof, and composites thereof can be exemplified.

이들 기재 중에서, 바람직한 것은 부직포, 혹은 부직포와 플라스틱 필름 또는 금속 필름과의 복합체이며, 특히 바람직한 것은 부직포, 부직포와 플라스틱 필름과의 복합체이다. Among these substrates, preferred are nonwoven fabrics or composites of nonwoven fabrics and plastic films or metal films, and particularly preferred are composites of nonwoven fabrics, nonwoven fabrics and plastic films.

이들 기재의 두께에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 통상 1~50,000 μm, 바람직하게는 10~20,000 μm이다. 두께가, 1 μm 미만이면, 소정량의 상기 고분자 화합물(1)의 함침이나 도공이 어렵고, 두께가 50,000 μm를 넘으면 시트가 지나치게 두꺼워 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로 했을 때에 전체의 부피가 커져 사용하기 어렵게 된다. Although there is no restriction | limiting in particular about the thickness of these base materials, Usually, it is 1-50,000 micrometers, Preferably it is 10-20,000 micrometers. If the thickness is less than 1 μm, impregnation and coating of a predetermined amount of the polymer compound (1) is difficult. If the thickness is more than 50,000 μm, the sheet is too thick, and when the fuel composition containing the fuel cell fuel is used, the total volume becomes large. It becomes hard to use.

기재에의, 고분자 화합물(1)의 도공 방법이나 함침 방법은 공지의 방법이라도 좋고, 예컨대, 통상의 코팅이나 패딩 등의 방법을 적용하면 된다. 코팅이나 패딩 처리를 한 후, 중합이나 희석, 점도 조정 등을 위해 사용한 용매를, 필요에 따라 건조 등의 방법으로 유거하더라도 좋다. The coating method and impregnation method of the polymeric compound (1) to a base material may be a well-known method, For example, what is necessary is just to apply methods, such as normal coating and padding. After coating or padding treatment, the solvent used for polymerization, dilution, viscosity adjustment, or the like may be removed by drying or the like as necessary.

시트형 연료 조성물에 있어서의 연료 흡수량(연료 함유량)도, 연료의 공급량을 충분히 확보할 수 있는 양이라면 특별히 한정은 없지만, O.1~500 g-연료/cm2-시트가 바람직하고, 1~400 g/cm2인 것이 더욱 바람직하다. 흡수량이 O.1 g/cm2 이상이면 액체 연료의 충분량을 흡수할 수 있고, 500 g/cm2 이하이면 액체 연료를 흡수한 시트가 지나치게 두껍게 되지 않는다. The fuel absorption amount (fuel content) in the sheet-like fuel composition is not particularly limited as long as it is an amount capable of sufficiently securing the supply amount of the fuel, but preferably from 0.1 to 500 g-fuel / cm 2 -sheet, preferably from 1 to 400 It is more preferable that it is g / cm <2> . If the amount of absorption is 0.1 g / cm 2 or more, a sufficient amount of the liquid fuel can be absorbed. If the amount of absorption is 500 g / cm 2 or less, the sheet absorbing the liquid fuel does not become too thick.

제4 양상에 따른 연료 조성물은, 가교체(A) 및 액체 연료로 이루어지는 일체겔화형 연료 조성물이라도 좋다. 이 일체겔화형 연료 조성물에 있어서의 가교체(A)/연료의 비율은, 바람직하게는 0.1~99/1~99.9 중량%이며, 더욱 바람직하게는 0.5~50/50~99.5 중량%, 특히 바람직하게는 1~30/70~99 중량%이고, 가장 바람직하게는 1~20/80~99 중량%이다. 가교체(A)의 비율이, 0.1 중량% 이상이면 생성한 연료 함유 겔의 겔 강도가 약하거나, 전체를 겔화할 수 없는 경우가 없고, 한편, 99 중량% 이하이면 가교체(A)의 함유량이 너무 많기 때문에, 필요로 하는 연료의 첨가량이 지나치게 적어, 연료의 공급량을 충분히 확보할 수 없다고 하는 문제점이 없다. The fuel composition according to the fourth aspect may be an integral gelled fuel composition comprising a crosslinked body (A) and a liquid fuel. The ratio of the crosslinked product (A) / fuel in the unitary gelled fuel composition is preferably 0.1 to 99/1 to 99.9% by weight, more preferably 0.5 to 50/50 to 99.5% by weight, particularly preferably. Preferably it is 1-30 / 70-99 weight%, Most preferably, it is 1-20 / 80-99 weight%. If the ratio of the crosslinked product (A) is 0.1% by weight or more, the gel strength of the resulting fuel-containing gel is not weak or cannot be gelled in the entirety, while the content of the crosslinked product (A) is 99% by weight or less. Since there are too many, the amount of fuel required is too small, and there is no problem that the supply amount of fuel cannot be sufficiently secured.

일체겔화형 연료 조성물의 작성 방법으로서는 예컨대, (ⅷ) 전술한 입자형의 가교체(A)에 소정량의 연료를 첨가하는 방법; (ⅸ) 가교체(A)를 함유하는 시트에 연료를 첨가하는 방법이라도 좋지만, 이들 연료 함유 겔은 하기 (x)나 (xi) 등에 예로 든 방법으로 작성된 것이 바람직하다. As a preparation method of an integral gelation type fuel composition, For example, (iv) the method of adding a predetermined amount of fuel to the particle | grain crosslinked body (A) mentioned above; (Iv) Although the method of adding a fuel to the sheet | seat containing a crosslinked body (A) may be sufficient, it is preferable that these fuel containing gels were created by the method mentioned to the following (x), (xi), etc., for example.

(x); 고분자 화합물(1)을 액체 연료에 용해하여, 고분자 화합물(1)을 상기 가교제에 의한 가교, 방사선 조사에 의한 가교, 가열에 의한 가교의 어느 한 가교 수단으로 가교함으로써 일체화한 겔로 하는 방법. (x); A method in which the polymer compound (1) is dissolved in a liquid fuel and the polymer compound (1) is integrated into a gel by crosslinking by any of the crosslinking means of crosslinking by the crosslinking agent, crosslinking by irradiation, and crosslinking by heating.

(xi); 액체 연료 속에서, 상기 오늄 양이온으로 30~100 몰%의 프로톤을 치환한 산성기 함유 구성 단위(a) 20~100 중량% 및 필요에 따라 다른 구성 단위(b) 0~80 중량%을, 상기 공중합성 가교제의 존재 하에 중합함으로써, 일체화한 겔로 하는 방법. (xi); In the liquid fuel, 20 to 100% by weight of the acidic group-containing structural unit (a) in which 30 to 100 mol% of the proton is substituted with the onium cation and 0 to 80% by weight of the other structural unit (b), if necessary, A method of forming an integrated gel by polymerizing in the presence of a copolymerizable crosslinking agent.

가교체(A) 및 액체 연료로 이루어지는 일체화겔형 연료 조성물의 형태는 적절하게 선택할 수 있으며, 형상으로서는 예컨대, 시트형, 블록형, 구형, 원주형 등의 형상을 예시할 수 있다. 이들 중에서 바람직한 형상은 시트형, 블록형 또는 원주형이다. The form of the integrated gel fuel composition which consists of a crosslinked body (A) and a liquid fuel can be selected suitably, As a shape, shapes, such as a sheet form, a block form, a spherical form, a columnar form, can be illustrated, for example. Among these, a preferable shape is sheet form, block form, or columnar form.

시트형 겔로 하는 경우의 겔의 두께는 1~50,000 μm이 바람직하고, 10~20,000 μm이 더욱 바람직하다. 시트형 겔의 폭이나 길이는 그 사용 목적이나 장소, 용도 등에 맞춰 적절하게 선택하면 된다. 1-50,000 micrometers is preferable and, as for the thickness of the gel in the case of using a sheet-like gel, 10-20,000 micrometers is more preferable. What is necessary is just to select the width | variety and length of a sheet-shaped gel suitably according to the purpose of use, a place, and a use.

원하는 형상의 일체겔화형 연료 조성물을 작성하는 방법도 특별히 한정은 없고, 예컨대 작성하고 싶은 형상에 맞춘 용기 중이나 셀 중에서 겔화시키는 방법이나, 이형지, 필름, 부직포 등의 위에, 상기 고분자 화합물(1)이나 원료 성분 등과 액체 연료의 혼합물을 적층 또는 코팅 등의 방법에 의해 시트형으로 하여 겔을 작성하는 방법 등을 예시할 수 있다. The method for producing an integral gelling fuel composition having a desired shape is not particularly limited, and the polymer compound (1) or the method of gelling in a container or a cell according to the shape to be created, or on a release paper, a film, a nonwoven fabric, or the like, for example. The method of making a gel by making a mixture of a raw material component etc. and a liquid fuel into a sheet form by lamination or coating etc. can be illustrated.

또한, 이 형태의 연료 조성물에는 필요에 따라서 다른 겔화제(지방산비누, 디벤잘솔비트, 히드록시프로필셀룰로오스, 벤질리덴솔비톨, 카르복시비닐폴리머, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시알킬렌, 솔비톨, 니트로셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 아세틸부틸셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 수지, AB 수지, 아크릴 수지, 아세탈 수지, 폴리카보네이트, 나일론, 페놀 수지, 페녹시 수지, 유리아 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 프탈산디알릴 수지, 폴리알로마 등)이나 흡착제(덱스트린, 덱스트란, 실리카겔, 실리카, 알루미나, 몰레큘러 시브, 카올린, 규조토, 카본 블랙, 활성탄 등), 증점제, 결착제, 연료를 화학 변환하여 비유동화시키는 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 배합하더라도 좋다. 이들은 각각의 기능을 발휘할 수 있는 것이라면 특별히 한정은 없고, 고체, 액체 어느 것이나 상관없다. 또한, 이들은 연료 조성물을 작성하는 임의의 단계에서 배합할 수 있다. In addition, other types of gelling agents (fatty acid soap, dibenzal sorbitol, hydroxypropyl cellulose, benzylidene sorbitol, carboxyvinyl polymer, polyethylene glycol, polyoxyalkylene, sorbitol, nitrocellulose, methyl, etc.) Cellulose, ethyl cellulose, acetylbutyl cellulose, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, AB resin, acrylic resin, acetal resin, polycarbonate, nylon, phenolic resin, phenoxy resin, glassia resin, alkyd resin, polyester, epoxy Chemical conversion of resins, diallyl resins, polyalomas, etc.) and adsorbents (dextrin, dextran, silica gel, silica, alumina, molecular sieve, kaolin, diatomaceous earth, carbon black, activated carbon, etc.), thickeners, binders, fuels Even if one or two or more kinds selected from the group consisting of non-fluidizing substances are blended good. These are not particularly limited as long as they can exhibit respective functions, and may be either solid or liquid. In addition, these may be combined at any stage of preparing the fuel composition.

[3] 연료 조성물로부터의 연료 전지용 연료의 방출 방법[3] release of fuel for fuel cell from fuel composition

제4 양상에 있어서는, 전술한 [1] 연료 전지용 연료의 분자 화합물을 포함하는 연료 조성물, 혹은 [2] 폴리머에 연료 전지용 연료를 흡수시킨 연료 조성물, 등의 연료 조성물로부터, 연료 전지용 연료를 방출시킴에 있어서, 이 연료 조성물을 물과 접촉시킴으로써 연료 조성물 중의 연료 전지용 연료를 물 쪽으로 용출시켜 연료를 추출한다. In a fourth aspect, the fuel cell fuel is discharged from a fuel composition such as the fuel composition containing the molecular compound of the fuel cell fuel [1] described above, or the fuel composition in which the fuel cell fuel is absorbed in a polymer. In this case, the fuel composition is brought into contact with water to elute the fuel for fuel cell in the fuel composition toward water to extract the fuel.

이 경우, 물은 연료 전지용 연료의 수용액이라도 좋다. 또한, 연료 조성물과 물과의 접촉에 있어서, 가열은 특별히 필요하지 않고, 상온이라도 좋지만, 50~150 ℃ 정도로 가열하더라도 좋다. In this case, water may be an aqueous solution of the fuel for fuel cell. In addition, in the contact between the fuel composition and water, heating is not particularly necessary and may be room temperature, but may be heated to about 50 to 150 ° C.

연료 조성물과 물을 접촉시키는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예컨대, 물의 도입구와 배출구를 지니고, 내부에 통수 가능한 용기에 연료 조성물을 충전하여, 이 용기 내에 물을 통수하는 방법을 들 수 있다. 또한, 수조 내에 연료 조성물을 투입하여 연료를 방출시키는 방법이라도 좋다. There is no restriction | limiting in particular as a method of making a fuel composition and water contact, For example, the method which fills a fuel composition in the container which has water inlet and outlet, and which can pass water inside, and passes water through this container is mentioned. Moreover, the method of injecting a fuel composition into a tank and releasing a fuel may be sufficient.

연료 조성물로부터 수중으로 방출시킨 연료는 적절하게 사용 목적에 따른 농도의 연료 수용액, 예컨대 1~64 중량% 정도의 연료 수용액을 조제하여 연료 전지에 공급하면 된다.What is necessary is just to prepare the fuel discharge | released in water from a fuel composition suitably, and to supply fuel fuel aqueous solution of the density | concentration according to a use purpose, for example, about 1 to 64 weight% of fuel aqueous solution.

제4 양상에 따르면, 예컨대, 연료 조성물을 충전한 용기에 물을 통수하는 등의 매우 간편한 방법으로, 가열 장치나 가열 에너지를 필요로 하지 않고서, 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로부터 연료 전지용 연료를 용이하게 방출시킬 수 있다. According to the fourth aspect, for example, the fuel for fuel cell is extracted from a fuel composition including the fuel cell fuel without requiring a heating device or heating energy in a very simple way such as passing water through a container filled with the fuel composition. It can be easily released.

이 때문에, 취급이 곤란한 연료 전지용 연료를 연료 전지용 연료를 포함하는 연료 조성물로서 안전하고 또 안정적으로 저장한 뒤에, 이 연료 조성물로부터 연료 전지용 연료를 용이하고 또한 저렴하게 추출할 수 있어, 공업적으로 매우 유리하다. Therefore, after the fuel cell fuel, which is difficult to handle, is safely and stably stored as a fuel composition containing the fuel cell fuel, the fuel cell fuel can be easily and inexpensively extracted from the fuel composition. It is advantageous.

한편, 연료 전지용 연료 중, 메탄올의 원액은 독극물단속법의 극물에 상당하며, 또한 위험물 제4류에 상당하는 등 취급에는 충분히 주의해야 하는 데다, 고농도 메탄올에서는 부식 등의 문제가 있는 등의 이유에서, 메탄올을 연료로서 사용할 때는 통상 10~30 중량% 정도의 수용액으로서 사용한다. 제4 양상에서는, 연료 조성물을 물과 접촉시키고, 연료 조성물 중의 연료를 수중에 방출시킴으로써, 연료를 적당한 농도의 수용액으로서 연료 전지에 공급하는 것이 가능하며, 이 점에 있어서도 제4 양상의 방출 방법은 공업적으로 매우 유리하다. On the other hand, in the fuel for fuel cells, the stock solution of methanol is equivalent to the poison of the poison control method, and it is equivalent to the dangerous substance class 4, and care must be taken with sufficient care, and in high concentration methanol, there are problems such as corrosion, etc. When methanol is used as a fuel, it is usually used as an aqueous solution of about 10 to 30% by weight. In the fourth aspect, the fuel composition is brought into contact with water and the fuel in the fuel composition is released into water, whereby the fuel can be supplied to the fuel cell as an aqueous solution of a suitable concentration, and in this respect, the discharge method of the fourth aspect It is very advantageous industrially.

제4 양상은 고체 고분자 전해질형 연료 전지, 특히 휴대용 소형 연료 전지로서 유망시되고 있는 다이렉트 메탄올형 연료 전지용의 연료 조성물로부터의 연료 방출 방법으로서 유용하지만, 하등 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 연료 전지용 연료를 함유하는 연료 조성물로부터의 연료의 방출에 적용할 수 있다. The fourth aspect is useful as a fuel release method from a fuel composition for a direct methanol fuel cell, which is promising as a solid polymer electrolyte fuel cell, in particular, a portable small fuel cell, but is not limited to this, but is a fuel for various fuel cells. It is applicable to the release of the fuel from the fuel composition containing the.

이하에 제조예 및 실시예를 들어 제4 양상을 보다 구체적으로 설명하지만, 제4 양상은 그 요지를 넘지 않는 한, 하등 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Although a 4th aspect is more concretely demonstrated to a manufacture example and an Example below, a 4th aspect is not limited to a following example at all, unless the summary is exceeded.

제조예 1Preparation Example 1

1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산(이하 「BHC」라고 약기함) 26.8 g(0.1 mol)을 메탄올 50 ml에 가열 용해하여 재결정을 행함으로써, BHC:메탄올=1:1(몰비)로 메탄올 함유율 11 중량%의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. BHC: Methanol = 1: 1 (26.8 g (0.1 mol) of 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane (hereinafter abbreviated as "BHC") was dissolved in 50 ml of methanol and recrystallized. Molar ratio) to obtain a solid methanol clathrate compound having a methanol content of 11% by weight.

제조예 2Production Example 2

1,1,6,6-테트라페닐헥사-2,4-디인-1,6-디올(이하 「TPHDD」라고 약기함) 41.4 g(0.1 mol)을 메탄올 100 ml에 가열 용해하여 재결정을 행함으로써, TPHDD:메탄올=1:2(몰비)로 메탄올 함유율 13 중량%의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 41.4 g (0.1 mol) of 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol (hereinafter abbreviated as "TPHDD") is dissolved in 100 ml of methanol and recrystallized by , TPHDD: methanol = 1: 2 (molar ratio) yielded a solid methanol clathrate compound having a methanol content of 13% by weight.

제조예 3Production Example 3

1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄(이하「THPE」라고 약기함) 39.8 g(0.1 mol)을 메탄올 100 ml에 가열 용해하여 재결정을 행함으로써, THPE:메탄올=1:2(몰비)로 메탄올 함유율 14 중량%의 고체형의 메탄올 포접 화합물을 얻었다. 39.8 g (0.1 mol) of 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane (hereinafter abbreviated as "THPE") was dissolved by heating in 100 ml of methanol and recrystallized to obtain THPE: methanol = A solid methanol clathrate compound having a methanol content of 14 wt% was obtained in a ratio of 1: 2 (molar ratio).

제조예 4 Production Example 4

아크릴산 360 g(5몰)과 펜타에리스리톨트리알릴에테르 1.08 g 및 물 1140 g을 2 리터의 단열 중합조에 넣었다. 모노머 용액의 온도를 0℃까지 냉각하고, 용액에 질소를 통하게 하여 용존 산소를 저하시킨 후, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)하이드로클로라이드 0.36 g과 35 중량% 과산화수소수 3.1 g과 L-아스코르빈산 0.38 g을 첨가하여, 중합을 시작하게 했다. 중합한 후, 생성된 함수 겔을 미트 초퍼를 이용하여, 겔을 세분화한 후, 이 겔에, 1,2,3,4-테트라메틸이미다졸리늄 양이온의 메틸탄산염(분자량 : 203)의 60% 메탄올 용액(산요가세이고교사 제조) 1353 g(4 몰)을 첨가한 바, 탈탄산과 탈메탄올이 발생했음이 관찰되었다. 상기 이미다졸리늄 양이온을 첨가한 겔을, 밴드형 건조기(투기 건조기, 이노우에긴조쿠사 제조)를 이용하여, 100℃의 열풍을 겔에 투기하고, 용매로서 사용한 물 및 부수적으로 생긴 메탄올을 유거하여, 건조했다. 건조물을 커터밀을 이용하여 분쇄하고, 평균 입자 지름 400 μm의 입자형의 가교체를 작성하여, 이 20 g에 메탄올을 100 g 흡수시켜, 겔형 연료 조성물을 얻었다. 360 g (5 mol) of acrylic acid, 1.08 g of pentaerythritol triallyl ether, and 1140 g of water were placed in a 2-liter adiabatic polymerization tank. After cooling the temperature of the monomer solution to 0 ° C. and letting the solution flow through nitrogen to lower the dissolved oxygen, 0.36 g of 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride and 35 wt% hydrogen peroxide as the polymerization initiator. 3.1 g of water and 0.38 g of L-ascorbic acid were added to start the polymerization. After the polymerization, the resultant hydrogel was subdivided into a gel using a meat chopper, and then 60, of methyl carbonate (molecular weight: 203) of 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium cation was added to the gel. 1353 g (4 mol) of% methanol solution (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was added, and it was observed that decarbonic acid and demethanol were generated. In the gel to which the imidazolinium cation was added, a hot air at 100 ° C. was dumped into the gel using a band dryer (aeration dryer, manufactured by Inoue Kinzoku Co., Ltd.), and water and incidental methanol used as a solvent were distilled away. Dried up. The dried product was pulverized using a cutter mill to prepare a particulate crosslinked product having an average particle diameter of 400 µm, and 100 g of methanol was absorbed into this 20 g to obtain a gel fuel composition.

실시예 17Example 17

우선, 전해질막?전극 접합체(MEA)를 다음과 같은 식으로 하여 제작했다. 전해질막으로서는 파플루오로술폰산계의 이온 교환막인 Nafion을 이용했다. 담지 촉매에는 Pt 입자를 이용하고, 전자 전도성을 갖게 하기 위해서 아세틸렌 블랙에 담지시켰다. Pt 담지량은 아세틸렌 블랙에 대하여 50 중량%로 했다. 이 Pt 담지 촉매와 5 중량% Nafion 용액을 혼합하여 스프레이 브러시를 이용하여 전해질막에 불어서 발라 전극층을 부착시켰다. 전극층을 부착시킨 막은, 건조기 속에서 90℃에서 1시간 건조시킨 후, 테플론판으로 사이에 끼워, 핫프레스기에 의해 130℃, 20 MPa로 30분간 프레스하여, 전해막과 전극을 접합시켰다. First, an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) was produced in the following manner. As an electrolyte membrane, Nafion which is an ion exchange membrane of the pafluorosulfonic acid type was used. Pt particles were used for the supported catalyst and supported on acetylene black in order to provide electron conductivity. Pt loading amount was 50 weight% with respect to acetylene black. The Pt supported catalyst and the 5 wt% Nafion solution were mixed and blown onto the electrolyte membrane using a spray brush to attach the electrode layer. The film to which the electrode layer was attached was dried at 90 ° C. for 1 hour in a drier, sandwiched between teflon plates, and pressed at 130 ° C. and 20 MPa for 30 minutes by a hot press to bond the electrolyte membrane and the electrode.

제작한 전해질막?전극 접합체(MEA)를 이용하여, 도 7에 나타낸 바와 같이, 메탄올 수용액을 공급하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지 시스템을 조립했다. 도 7에 있어서, 61은 전해질막, 62는 전극(애노드), 63은 전극(캐소드), 64는 연료 조성물조, 65는 수조이다. Using the produced electrolyte membrane electrode assembly (MEA), as shown in Fig. 7, a direct methanol fuel cell system for supplying an aqueous methanol solution was assembled. In Fig. 7, 61 is an electrolyte membrane, 62 is an electrode (anode), 63 is an electrode (cathode), 64 is a fuel composition tank, and 65 is a water tank.

연료 조성물조(64)에는 제조예 1에서 제조한 메탄올 포접 화합물을 넣고, 이 연료 조성물조(64)에 수조(65)로부터의 물을 공급하여 메탄올 포접 화합물을 물과 접촉시킴으로써, 수중에 메탄올을 방출시켜, 20 중량%의 메탄올 수용액을 조제하여, 전해질막?전극 접합체의 연료 흡수체에 송급했다. 한편, 이 수조(65)에는, 애노드(62)에서 사용되어 메탄올 농도가 낮아진 회수수를 CO2 제거 수단으로 처리한 후 순환시켜도 좋다. 캐소드(63)에서 발생한 물을 회수하여 수조(65)에 공급하더라도 좋다. The methanol clathrate compound prepared in Production Example 1 was placed in the fuel composition tank 64, and the methanol clathrate compound was brought into contact with water by supplying water from the water tank 65 to the fuel composition tank 64. 20 weight% aqueous methanol solution was prepared, and it supplied to the fuel absorber of electrolyte membrane electrode assembly. On the other hand, the water tank 65 may be circulated after treatment with CO 2 removal means for the recovered water used in the anode 62 and the methanol concentration is lowered. Water generated in the cathode 63 may be recovered and supplied to the water tank 65.

그 결과, 연료 전지에 메탄올 수용액을 안정적으로 공급하여 장기간에 걸쳐 안정적인 운전으로 발전을 할 수 있었다. As a result, it was possible to stably supply an aqueous methanol solution to the fuel cell, thereby generating power by stable operation for a long time.

연료 조성물로서 제조예 2, 3에서 제조한 메탄올 포접 화합물, 또는 제조예 4에서 제조한 겔형 연료 조성물을 이용한 경우도 동일했다. The same applies to the case where the methanol inclusion compound prepared in Production Examples 2 and 3 or the gel fuel composition prepared in Production Example 4 was used as the fuel composition.

이상의 결과로부터, 연료 조성물을 물과 접촉시킴으로써, 연료 전지용 연료를 수중에 용이하게 방출시켜, 연료 전지에 안정적으로 연료를 공급할 수 있음을 알 수 있다. From the above results, it can be seen that by contacting the fuel composition with water, it is possible to easily release the fuel for fuel cell in water and stably supply the fuel to the fuel cell.

Claims (63)

연료 전지에 사용하는 유기계 연료가 상기 유기계 연료와 호스트 화합물로 형성된 포접 화합물로 되어 있는 것에 의해 고체형의 분자 화합물로 되어 있는 연료 전지용 연료로서, As a fuel for fuel cells which becomes a solid molecular compound by the organic fuel used for a fuel cell being a clathrate compound formed with the said organic fuel and a host compound, 상기 연료 전지가 다이렉트 메탄올형 연료 전지이고, 상기 유기계 연료가 메탄올이며, The fuel cell is a direct methanol fuel cell, the organic fuel is methanol, 상기 호스트 화합물이, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에틸렌, 디펜산비스(디시클로헥실아미드), 푸마르산비스디시클로헥실아미드 및 2-(m-시아노페닐)페난트로[9,10-d]이미다졸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료. The host compound is 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis ( Selected from the group consisting of 4-hydroxyphenyl) ethylene, diphenic acid bis (dicyclohexylamide), bis dicyclohexylamide and 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole A fuel cell fuel, characterized in that one or two or more. 제1항에 있어서, 상기 연료 전지가 휴대용 소형 연료 전지인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료. The fuel cell fuel according to claim 1, wherein the fuel cell is a portable small fuel cell. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 호스트 화합물이 다공질 물질에 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료. The fuel cell fuel according to claim 1 or 2, wherein the host compound is supported on a porous material. 제1항 또는 제2항에 기재한 연료 전지용 연료로부터 상기 유기계 연료를 방출시켜 연료 전지의 연료극에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료의 공급 방법. A method for supplying fuel for a fuel cell, wherein the organic fuel is discharged from the fuel for fuel cell according to claim 1 or 2 and supplied to the fuel electrode of the fuel cell. 제4항에 있어서, 상기 연료 전지용 연료를 가열함으로써 상기 유기계 연료를 방출시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료의 공급 방법. The fuel cell fuel supply method according to claim 4, wherein the organic fuel is released by heating the fuel cell fuel. 제4항에 있어서, 상기 연료 전지용 연료를 물과 접촉시킴으로써 상기 유기계 연료를 수중에 방출시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 연료의 공급 방법. The fuel cell fuel supply method according to claim 4, wherein the organic fuel is released into water by bringing the fuel cell fuel into contact with water. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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