MX2012005124A - Preparacion de menbrana ionica. - Google Patents

Preparacion de menbrana ionica.

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Abstract

En un primer aspecto, un método para formar una membrana de polímero jónica, comprende: (i)polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero jónica; (ii) empapar la membrana de polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros, durante una duración de tiempo suficiente para permitir que la solución penetre a través de la membrana de polímero completa; y (iii) polimerizar el polímero recubierto de monómero de la etapa (ii) para formar un polímero jónico esencialmente homogéneo. En un segundo aspecto, un método para formar una membrana de polímero iónico recubierta de catalizador, comprende: Ci) polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero jónica; (fi) sumergir el polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros; Cija) depositar un catalizador sobre el polímero recubierto de monómero; (iii) polimerizar el polímero recubierto de monómero de la etapa (iia). La presente invención también incluye membranas formadas usando estos métodos.

Description

PREPARACIÓN DE MEMBRANA IÓNICA Campo de la Invención La presente invención se relaciona a métodos para formar membranas de ionómero.
Antecedentes de la Invención Los ensambles de membrana-electrodo (MEAs) se utilizan en una variedad de celdas electroquímicas. Las membranas de polímero hidrofílicas son particularmente útiles ya que tienen excelentes propiedades eléctricas y buen control de hidratación. Las membranas de polímero hidrofílicas se describen en el documento WO03/023890. Esa publicación describe la formación de una membrana a partir de la polimerización in situ de una mezcla homogénea de un monómero hidrofílico, un monómero hidrofóbico, agua y un monómero que incluye un grupo fuertemente iónico. Un reticulador también se puede adicionar a la mezcla de polimerización .
Las juntas de red interpenetradas se describen en el documento WO2008/122777 y en el documento WO2007 /000593. Estas son regiones donde dos polímeros diferentes se unen conjuntamente. Las redes interpenetradas son típicamente regiones muy pequeñas comparadas con la membrana completa. Ellas se forman al permitir que un monómero penetre solamente una distancia corta en una membrana de polímero, y luego al polimerizar, dando por resultados tres zonas distintas de: un primer material; un segundo material; y una región de IPN que contiene ambos materiales.
Para que un MEA funcione, se requiere el, contacto entre la membrana y el catalizador, esto se puede lograr al recubrir la membrana con catalizador. Muchos métodos para aplicar el catalizador están disponibles, pero todos tienen el objetivo de lograr buen contacto entre la membrana y el catalizador, ya que esto mejora la eficiencia de la celda. Muchos de los métodos comúnmente empleados tienen problemas bien documentados con el contacto del catalizador y la adhesión durante la hidratación de la membrana subsecuente y el uso.
Breve Descripción de la Invención Se ha encontrado que cuando una membrana de polímero ya curada se empapa en una solución de monómero y luego además se cura, se incrementa la densidad del polímero. Esto tiene muchos beneficios incluyendo la resistencia a la tensión final del polímero incrementada y el alargamiento para la falla. Estas ventajas son incrementadas además cuando la membrana de polímero ya curada es hidrofílica.
En un primer aspecto, un método para formar una membrana de polímero iónica, comprende: (i) polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero iónica; (ii) empapar la membrana de polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros, durante una duración de tiempo suficiente para permitir que la solución penetre a través de la membrana de polímero completa; (iii) polimerizar el polímero recubierto de monómero de la etapa (ii) para formar un polímero iónico esencialmente homogéneo .
También se ha encontrado que al empapar o sumergir la membrana de polímero en una solución de monómero y luego al removerla, una superficie recubierta en monómero líquido se puede crear a la cual se puede aplicar un catalizador (o tinta de catalizador) . Si el recubrimiento de catalizador luego se cura en la membrana de ionómero, esto da por resultado partículas individuales de catalizador que son parcialmente incrustadas en la capa de monómero dando por resultado un buen contacto de tres fases entre la membrana y el catalizador. Además, los monómeros sobre la superficie, una vez curados, formarán una red interpenetrante (IPN) con la membrana, dando buena adhesión mecánica del recubrimiento a la membrana.
En un segundo aspecto, un método para formar una membrana de polímero iónica recubierta de catalizador, comprende: (i) polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero iónica; (ii) sumergir el polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros; (iia) depositar un catalizador sobre el : polímero recubierto de monómero; (iü) polimerizar el catalizador y el polímero recubierto de monómero de la etapa (iia) .
Descripción de las modalidades preferidas La membrana de polímero iónica puede ser cualquier polímero que incluye un grupo iónico. De preferencia, la membrana es capaz de hinchamiento en el uno o más de segundos monómeros. Más de preferencia, la membrana es una membrana de polímero hidrofílica (que es particularmente excelente en absorber otros monómeros) .
En una modalidad preferida, la membrana hidrofílica es obtenible mediante la copolimerización de una mezcla homogénea de un monómero hidrofílico, un monómero hidrofóbico, agua y un grupo fuertemente iónico. De preferencia, la membrana se retícula, es decir, los componentes de monómero que son polimerizados incluyen un reticulador. En una modalidad preferida, la membrana de ionómero se hace de acuerdo con el método divulgado en el documento O03/023890.
Los monómeros preferidos (que incluye el uno o más de primeros monómeros utilizados para formar la membrana o el uno o más de segundos monómeros que se adicionan en la etapa (ii) ) son: Monómeros Hidrofóbicos : metacrilato de metilo - (MMA) acrilonitrilo - (AN) metacriloxipropiltris (trimetilsiloxi (silano (TRIS) metacrilato de 2, 2, 2-trifluoroetilo - (TRIF) Monómeros Hidrofilicos : ácido metacrílico - (MA) metacrilato de 2-hidroxietilo - (HEMA) acrilato de etilo - (EA) l-vinil-2-pirrolidinona - (VP) éster 2-metilico de ácido propenoico - (PAM) ftalato monometacriloiloxietilo - (EMP) metacrilato de sulfatoetilo de amonio - (SEM) Monómeros que contienen un grupo fuertemente iónico: ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propanosulfón (AMPSA) ácido vinilsulfónico (VSA) ácido estirensulfónico (SSA) metacrilato de 2-sulfoetilo (SOMA) metacrilato de 3-sulfopropilo (sal de Na) (SPM) cloruro de vinibencil trimetiamonio cloruro de vinilbencil trimeti fosfonio 2, 4, 6-Tris (dimetilaminometil) feno De preferencia, la mezcla de uno o más de los primeros y/o uno o más de los segundos monómeros comprende un reticulador, para de esta manera formar un polímero reticulador .
La membrana de ionómero se puede hidratar en agua entre las etapas (i) y (ii) . Esta también se puede hidratar después de la etapa (iii)-esto es referido en la presente como etapa (iv) .
De preferencia, la solución de uno o más de segundos monómeros comprende un componente iónico. De preferencia, el componente iónico es un monómero polimerizable que comprende un grupo fuertemente iónico. Por ejemplo, este podría ser ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, u otro monómero iónico seleccionado de la lista anterior. Los grupos iónicos alternativos se dan enseguida: ácido tolueno sulfónico - (TSA) ácido 1 -met i 1-1-bencimidazol -2 -sulfónico ácido isetiónico (sal de Na) ácido 1-hexanosulfónico (sal de Na) ácido hidroxilen-O-sul fónico Una membrana de polímero obtenible por el método descrito en la presente tiene muchas propiedades benéficas incluyendo densidad de polímero incrementada. Esto es · debido a la formación de un segundo polímero reticulado interpenetrado y en lugares apropiados, unidos por el polímero reticulado existente.
La segunda mezcla de monómero puede ser la misma como o diferente a la formulación original utilizada para hacer la membrana de ionómero (es decir, la primera mezcla de monómero) . La membrana se coloca en la segunda mezcla de monómero durante un período de tiempo suficiente para permitir que la segunda mezcla de monómero penetre a través de la membrana completa. De preferencia, esto es durante por lo menos 3 horas, más de preferencia 6 horas. Más de preferencia todavía, durante por lo menos 12 horas. Aún más de preferencia, durante por lo menos 16 horas.
En una modalidad preferida, la membrana de polímero (en la cual el segundo monómero (s) se empapa dentro) es hidrofílica. Este tiene la ventaja de que el polímero hidrofílico puede absorber una cantidad incrementada de mezcla de monómero, dando por resultado un polímero final denso, que tiene resistencia incrementada. Si la solución de empapamiento contiene un monómero iónico/componente iónico, una densidad de sitio iónico se logra que normalmente sería prevenida a través de los límites de solubilidad.
De preferencia, la polimerización de la etapa (iii) ocurre por toda la membrana. En esa modalidad, un método de polimerización debe ser elegido para asegurar que la polimerización ocurra por toda la membrana completa.
De preferencia, la primera mezcla de monómero es homogénea. Por lo tanto, otra ventaja del método de la invención es que un segundo monómero, que no seria homogéneo con el primer monómero, se puede polimerizar en la membrana de polímero iónica final, que de otra manera no sería posible. Por lo tanto, en una modalidad de la invención, por lo menos uno del (o los) primeros monómeros no es miscible con por lo menos uno del (o los) segundos monómeros, es decir, la mezcla de uno o más de primeros monómeros no es miscible/homogénea con la mezcla de uno más de segundos monómeros .
Para el método de deposición de catalizador, es decir, el segundo aspecto de la invención, no es esencial para el monómero penetrar a través del polímero completo tal que se forma un polímero homogéneo después de la aireación. Sin embargo, esto es una modalidad preferida.
De preferencia, el catalizador está en la forma de un polvo. Más de preferencia, el catalizador está en la forma de una composición de tinta que comprende una suspensión de un polvo fino de catalizador en un solvente y aglutinante.
Una vez que la membrana se ha empapado en el monómero y luego removida, el monómero en exceso es de preferencia removido de la membrana, dejando una capa de monómero menor que aproximadamente 1 mm de espesor sobre la superficie. El catalizador luego se puede aplicar a la superficie, es decir, entre las etapas (ii) y (iii). El catalizador puede ser una composición de tinta de catalizador o un catalizador en polvo. Una composición de tinta de catalizador puede contener, por ejemplo, platino, óxido de iridio o níquel. De preferencia, el catalizador está en la forma de un polvo fino dispersado en un solvente orgánico, tal como xileno.
Más de preferencia, el mismo o un catalizador diferente se deposita sobre el polímero que se forma después de la etapa (iii) o la etapa (iv) .
El catalizador se puede depositar al rociar sobre el polímero recubierto de monómero. Este también se puede depositar al sumergir el polímero recubierto de monómero en el catalizador.
Una composición de catalizador para uso en la invención adicionalmente puede contener componente iónico, partículas eléctricamente conductivas y/o un polímero eléctricamente conductivo para incrementar la conducción a través de la superficie de la membrana. Ejemplos de componentes iónicos se dan en lo anterior. De preferencia, una composición de tinta para uso en la invención comprende un catalizador, un aglutinante y un solvente orgánico.
El catalizador se puede depositar sobre la membrana recubierta de monómero mediante cualquier método adecuado. Tales métodos son conocidos para aquellos expertos en la técnica. Ejemplos de métodos de deposición son mediante rociado (por ejemplo, de una tinta) sobre la membrana o mediante inmersión de la membrana en un catalizador (por ejemplo, un polvo de catalizador).
La membrana empapada de monómero (que es opcionalmente recubierta de catalizador) se puede curar mediante radiación térmica, UV o gamma. De preferencia, se utiliza radiación UV.
La membrana se puede hidratar en agua antes del empapamiento en la solución de monómero y/o después de que la membrana recubierta de monómero (y también opcionalmente recubierta de catalizador) se ha curado (es decir, antes de la etapa (ii) o después de la etapa (iv). De preferencia la hidratación es con agua. Más de preferencia, con agua Tipo 1.
Para membranas con una alta expansión en agua, es posible que la superficie de tinta se agrietará durante la hidratación, dando por resultado pobre conductividad lateral a través de la superficie y desempeño degradado. Si esto ocurre, un segundo recubrimiento con catalizador se puede llevar a cabo para mejorar la conducción. Como esta capa tiene un beneficio catalítico mínimo, se puede utilizar una formulación de tinta diferente, donde más catalizador se puede reemplazar con componentes de conducción.
La invención ahora será ilustrada por los siguientes Ejemplos.
Ejemplo 1 Una membrana producida mediante un proceso de producción de curado de multietapas donde el 1er SPE se empapa en un segundo liquido que es curado para producir un SPE con densidad de polímero incrementada .
Se produjo una membrana al vaciar 30 mi de una mezcla iónica en una bolsa de 14 cm x 20 cm hecha de politeno (calibre 750) luego al excluir cualquier aire y al sellar el liquido dentro utilizando un sello térmico. Esta se fijó en placas de aluminio y se trató con irradiación gamma a una dosis total de 30 kGy. Una muestra de 8 cm x 8 cm se tomó de esta membrana y se colocó en una bolsa de 14 cm x 20 cm hecha de politeno (calibre 750). 30 mi de una segunda mezcla se adicionó a esta bolsa y se dejó en contacto con la membrana durante 24 horas. El liquido en exceso se removió y la bolsa se selló para excluir el aire. La bolsa se fijó entre placas de aluminio y se trató con irradiación gamma a una dosis total de 39 kGy. La membrana se removió de la bolsa y se hidrató en agua. La membrana resultante tiene densidad de polímero incrementada.
Ejemplo 2 Una membrana se forma de los siguientes materiales : Agua 66.96 g Ácido 2-acrilamido-2-metil-l-propano sulfónico (AMPSA) 94.91 g metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA) 163.22 g acrilonitrilo (AN) 139.37 g divinilbenceno (DVB) 19.76 g iniciador de UV (UV1 ) 3.38 g éter monometilico de hidroxiquinona ( EHQ) 0.098 g Para hacer la mezcla de empapamiento, los componentes se combinaron en una botella ámbar en el siguiente orden: agua, AMPSA, HEMA, AN, DVB, UV1, MEHQ para producir una membrana de polímero. En este caso tanto la membrana como la mezcla de empapamiento se hicieron de la misma mezcla de monómero. 200 mi del polímero descrito en lo anterior se adicionó a 200 ppm de mezcla de MEHQ en un plato de Pyrex. La membrana se cortó al tamaño y se adicionó cuidadosamente al plato, asegurándose que estuvo en el centro del plato y completamente circundado por la mezcla de empapamiento. Una tapa se ajustó al plato y luego se colocó en una bolsa de plástico en un horno a 30°C durante la noche para permitir que la membrana se empape. Cuando estuvo lista para ser curada, la membrana se levantó de la mezcla de empapamiento utilizando un par de pinzas planas y se colocó sobre una lámina de tubería de plástico de LDPE. (En esta etapa la membrana se puede rociar con tinta si es requerido) . La tubería se plegó sobre la membrana para hacer una bolsa y un rodillo se utilizó para aplanar la membrana entre las láminas de plástico, asegurando que la mezcla en exceso y el aire se removieran de la superficie de la membrana . La membrana luego se sujetó en la plantilla de curado y se curó bajo una lámpara de UV (27-33 m /cm2 medida a través del vidrio) durante 900 s. Esta luego se tomó fuera de la plantilla de curado, se volteó encima de modo que la cara opuesta de la membrana estuvo enfrentándose hacia arriba y se colocó nuevamente bajo la lámpara durante 900 s adicionales.
La membrana se puede hidratar como sea requerido o almacenada en el refrigerador en una bolsa de plástico sellada .
Ejemplo 3 Preparación de la Membrana Una membrana de intercambio catiónica de 120 mm x 120 mm se hidrató en agua Tipo 1 a 60°C durante la noche. Una vez hidratada, la membrana se colocó mediante la tubería plana colocada de 10" y 60 mi de líquido de monómero se adicionó a la bolsa (de la misma composición como se utilizó para hacer la membrana original) . Esta luego se selló y se calentó en un horno a 35°C durante 16 horas, permitiendo que la mezcla de monómeros se infusione en la membrana.
Preparación de la Tinta Se preparó una tinta de catalizador de Pt y se ultrasónico durante 30 minutos y se agitó durante la noche. La tinta siempre se dejó agitando para prevenir que la tinta llegara a ser no homogénea.
Método de Rociado de Tinta: Un aerógrafo se utilizó para el rociado. Después de que la membrana se roció, está se curó en una plantilla bajo una lámpara de UV Intellaray (30 W/cm2) durante 20 minutos cada lado.
Una vez curada la membrana se hidrató en agua Tipo 1 a 60°C, que causó que la tinta se agrietara con la expansión de la membrana. La membrana luego se removió del agua, se secó con golpecitos suaves, se roció durante una segunda vez y el solvente se dejó evaporar.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un método para formar una membrana de polímero iónica, caracterizado porque comprende: (i) polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero iónica; (ii) empapar la membrana de polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros, durante una duración de tiempo suficiente para permitir que la solución penetre a través de la membrana de polímero completa; y (iii) polimerizar el polímero recubierto de monómero de la etapa (ii) para formar un polímero iónico esencialmente homogéneo .
2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana de polímero formada mediante la etapa (i) es hidrofílica.
3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la duración de tiempo suficiente es por lo menos 3 horas.
4. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la membrana de polímero se hidrata en agua entrevias etapas (i) y (ii) .
5. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el polímero que se forma después de la etapa (iii) se hidrata en agua (etapa (iv) ) .
6. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la solución de uno o más de segundos monómeros comprende un componente iónico .
7. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la mezcla de uno o más de primeros monómeros tiene la misma composición como la mezcla de uno o más de segundos monómeros.
8. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la mezcla de uno o más de primeros monómeros y/o la mezcla de uno o más de segundos monómeros comprende una mezcla homogénea de los monómeros .con agua.
9. Un método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la mezcla de uno o más de primeros monómeros y/o la mezcla de uno o más de segundos monómeros comprende una mezcla homogénea de un monómero hidrofílico, agua, un monómero hidrofóbico y un monómero que incluye un grupo fuertemente iónico.
10. Un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque un catalizador se deposita sobre el polímero recubierto de monómero entre las etapas (ii) y (iii) .
11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el mismo o un catalizador diferente se deposita sobre el polímero que se forma después de la etapa (iii) o etapa (iv) .
12. Un método de conformidad con la reivindicación 10 o reivindicación 11, caracterizado porque el catalizador está en la forma de un polvo.
13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el catalizador está en la forma de una composición de tinta que comprende una suspensión de un polvo fino de catalizador y un aglutinante, en un solvente.
14. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el catalizador se deposita mediante rociado.
15. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el catalizador se deposita al sumergir el ionómero recubierto de monómero en el catalizador.
16. Un método para formar una membrana de polímero iónica recubierta de catalizador, caracterizado porque comprende : (i) polimerizar una mezcla de uno o más de primeros monómeros para formar una membrana de polímero iónica ; (ii) sumergir el polímero de (i) en una mezcla de uno o más de segundos monómeros; (iia) depositar un catalizador sobre el polímero recubierto de monómero; y (iii) polimerizar el polímero recubierto de monómero de la etapa (iia) .
17. Un método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque tiene una o más de las características adicionales de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
18. Una membrana de polímero, caracterizada porque es obtenible mediante un método de conformidad con cualquier reivindicación precedente.
19. Un ensamble de membrana electrodo, caracterizado porque comprende una membrana de polímero de conformidad con la reivindicación 18.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201109281D0 (en) * 2011-06-02 2011-07-20 Itm Power Research Ltd Membrane
GB201309806D0 (en) * 2013-05-31 2013-07-17 Itm Power Research Ltd Catalysts and methods of depositing same
GB201513020D0 (en) * 2015-07-23 2015-09-09 Fujifilm Mfg Europe Bv Radiation-curable compositions, membranes and the manufacture and use of such membranes
CN108929449B (zh) * 2017-05-25 2021-02-19 北京赛特超润界面科技有限公司 一种大面积连续制备功能性高分子膜的方法及装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5411098A (en) * 1977-06-28 1979-01-26 Tokuyama Soda Co Ltd Electrolyzing method for aqueous solution of alkali metal salt
JPS609529B2 (ja) * 1978-02-08 1985-03-11 東ソー株式会社 陽イオン交換膜の製造方法
JPS609530B2 (ja) * 1978-02-08 1985-03-11 東ソー株式会社 改良された陽イオン交換膜の製造方法
DE69217086T2 (de) * 1990-06-11 1997-05-07 Dow Chemical Co Ionenaustauschermembran mit verbessertem wirkungsgrad in protonenaustauscherverfahren
US7550216B2 (en) * 1999-03-03 2009-06-23 Foster-Miller, Inc. Composite solid polymer electrolyte membranes
US7318972B2 (en) * 2001-09-07 2008-01-15 Itm Power Ltd. Hydrophilic polymers and their use in electrochemical cells
DE60228303D1 (de) * 2001-10-15 2008-09-25 Du Pont Festpolymermembran für eine brennstoffzelle mit darin eingebettetem polyvinylamin für verringerte methanoldurchlässigkeit
JPWO2004012291A1 (ja) * 2002-07-29 2005-11-24 松下電器産業株式会社 燃料電池用膜電極接合体の製造方法
US7326736B2 (en) * 2002-11-04 2008-02-05 Giner Electrochemical Systems, Llc Composite proton exchange membrane and method of manufacturing the same
JP2004335244A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Nec Tokin Corp 電解質膜電極接合体とその製造方法ならびに固体高分子型燃料電池
US20050042489A1 (en) 2003-07-11 2005-02-24 Kenji Fukuta Laminate useful as a membrane-electrode assembly for fuel cells, production process therefor and a fuel cell provided with the laminate
JP2005032535A (ja) * 2003-07-11 2005-02-03 Tokuyama Corp 接合体
US7955758B2 (en) * 2004-01-22 2011-06-07 GM Global Technology Operations LLC Membrane electrode assembly prepared by direct spray of catalyst to membrane
GB0413515D0 (en) * 2004-06-16 2004-07-21 Itm Power Ltd Method of production
MXPA06014591A (es) 2004-06-16 2007-03-23 Itm Fuel Cells Ltd Montaje de membrana electrodo con manejo de agua/flujo ionico controlado.
KR101065374B1 (ko) * 2004-06-30 2011-09-16 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 막 및 그 제조방법
JP4561214B2 (ja) * 2004-07-22 2010-10-13 東亞合成株式会社 電解質膜
JP4858719B2 (ja) * 2005-02-24 2012-01-18 トヨタ自動車株式会社 機能性膜の製造方法及び燃料電池用電解質膜の製造方法
US8846267B2 (en) * 2005-06-27 2014-09-30 Itm Power (Research) Ltd. Membrane electrode assemblies
GB0513084D0 (en) * 2005-06-27 2005-08-03 Itm Fuel Cells Ltd Membrane electrode assemblies
JP4860237B2 (ja) * 2005-11-04 2012-01-25 旭化成イーマテリアルズ株式会社 複合電解質膜およびそれを用いた燃料電池
JP4514718B2 (ja) 2006-01-20 2010-07-28 株式会社豊田中央研究所 膜電極接合体及び固体高分子型燃料電池
GB0706634D0 (en) 2007-04-04 2007-05-16 Itm Fuel Cells Ltd Membrane production
US8617770B2 (en) * 2007-09-12 2013-12-31 GM Global Technology Operations LLC Electrodes containing oxygen evolution reaction catalysts
JP5164149B2 (ja) * 2008-01-18 2013-03-13 株式会社トクヤマ 陽イオン交換膜およびその製造方法
JP2009259808A (ja) * 2008-03-27 2009-11-05 Canon Inc 固体高分子電解質膜、固体高分子電解質膜の製造方法及び固体高分子型燃料電池

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