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JP2005150005A - Ion conductor, its manufacturing method, and electrochemical device - Google Patents

Ion conductor, its manufacturing method, and electrochemical device Download PDF

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JP2005150005A
JP2005150005A JP2003388981A JP2003388981A JP2005150005A JP 2005150005 A JP2005150005 A JP 2005150005A JP 2003388981 A JP2003388981 A JP 2003388981A JP 2003388981 A JP2003388981 A JP 2003388981A JP 2005150005 A JP2005150005 A JP 2005150005A
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solid polymer
ion
dissociable group
electrochemical device
polymer film
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Kiyoshi Yamaura
潔 山浦
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion conductor which can effectively prevent leakage of a fuel gas (or a liquid fuel) and an oxidizer, and to provide its manufacturing method and an electrochemical device. <P>SOLUTION: The ion conductor 4 contains an ion dissociating group in a region 7 inside the peripheral part 6 of a solid polymer membrane 5. The solid polymer membrane 5 sandwiched between a first catalyst electrode 2 and a second catalyst electrode 3 contains the ion dissociating group in the region 7 in contact with catalyst layers 1a, 1b. The electrochemical device has a multilayer structure formed of the first catalyst electrode 2, a second catalyst electrode 3, and the ion conductor 4 sandwiched between these electrodes. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イオン伝導体及びその製造方法、並びに燃料電池等の電気化学デバイスに関するものである。   The present invention relates to an ion conductor, a method for producing the same, and an electrochemical device such as a fuel cell.

高分子固体電解質型燃料電池等の電気化学デバイスに用いられる発電体(以下、MEA(Membrane & Electrode assembly)と称する。)は、主にナフィオン(登録商標)(パーフルオロスルホン酸樹脂(DoPont社製のNafion(R)など))等のスルホン化フッ素系高分子からなる電解質膜と、この電解質膜の両面に形成される触媒層付きの電極とから構成される(例えば、後記の特許文献1参照。)。   A power generation body (hereinafter referred to as MEA (Membrane & Electrode assembly)) used in an electrochemical device such as a polymer electrolyte fuel cell is mainly Nafion (registered trademark) (perfluorosulfonic acid resin (manufactured by DoPont). Nafion (R), etc.))) and the like, and electrodes with catalyst layers formed on both surfaces of the electrolyte membrane (for example, see Patent Document 1 described later) .)

上記のMEAは、燃料極側の触媒層で生成したプロトン(H+)が、酸素極側の触媒層上で酸化剤である酸素ガスと反応することによって電力を得ることができるが、燃料ガス(又は燃料液体)と酸素ガスが混在すると著しい発電能の低下を及ぼす。従って、燃料と酸素ガスを隔てた構造になっている。 The above MEA can obtain electric power when protons (H + ) generated in the fuel electrode side catalyst layer react with oxygen gas as an oxidant on the oxygen electrode side catalyst layer. When (or fuel liquid) and oxygen gas coexist, the power generation capacity is significantly reduced. Therefore, the fuel and oxygen gas are separated.

図5(a)は、従来例のMEAの概略断面図である。   FIG. 5A is a schematic sectional view of a conventional MEA.

従来例のMEA50は、例えばナフィオン(登録商標)(パーフルオロスルホン酸樹脂(DoPont社製のNafion(R)など))等のスルホン化フッ素系高分子からなる電解質膜51と、この電解質膜51の両面に形成される電極層(触媒層+拡散層)52とから構成されている。   The MEA 50 of the conventional example includes an electrolyte membrane 51 made of a sulfonated fluoropolymer such as Nafion (registered trademark) (perfluorosulfonic acid resin (Nafion (R) manufactured by DoPont)), and the like. It is comprised from the electrode layer (catalyst layer + diffusion layer) 52 formed in both surfaces.

また、固体高分子電解質膜51は、電極層52に挟持されたイオン伝導領域53と、シール材54に挟持された周辺部55とからなり、周辺部55をシール材54によって挟持することにより、図示省略した燃料ガス(又は燃料液体)と酸素ガスが混在するのを防ぐ構造となっている。なお、シール材54はオーリング等の軟らかい材質によって形成されている。   The solid polymer electrolyte membrane 51 includes an ion conducting region 53 sandwiched between the electrode layers 52 and a peripheral portion 55 sandwiched between the sealing materials 54. By sandwiching the peripheral portions 55 with the sealing material 54, The structure prevents the fuel gas (or fuel liquid) and oxygen gas (not shown) from being mixed. The sealing material 54 is made of a soft material such as O-ring.

特開平3−208260号公報(第3頁右下欄1行目〜16行目、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 3-208260 (page 3, lower right column, lines 1 to 16; FIG. 1)

しかしながら、従来の電解質膜を形成するナフィオン等のフッ素系固体高分子はプロトン伝導機構の関係上、固体ではあるものの、フッ素系固体高分子自体が水分を十分に吸収した状態でないとプロトン伝導性能が作動しない。フッ素系固体高分子は水膨潤性が高いため、この含水及び発電時の生成水によって膨潤し、燃料ガス(又は燃料液体)及び酸素ガスのリークが生じる。このリークは燃料効率を低下させると共に、電極の化学反応を阻害し、出力密度の低下の要因となる。   However, although conventional fluorine-based solid polymers such as Nafion that form electrolyte membranes are solid due to the proton conduction mechanism, proton-conducting performance is not achieved unless the fluorine-based solid polymer itself has sufficiently absorbed moisture. Does not work. Since the fluorine-based solid polymer has high water swellability, it is swollen by the water content and generated water during power generation, and fuel gas (or fuel liquid) and oxygen gas leak. This leak lowers the fuel efficiency and hinders the chemical reaction of the electrode, causing a reduction in output density.

また、MEA作製時に界面形成のためのホットプレス操作を行うが、このホットプレス操作時に電解質膜の急激な収縮を伴うため、図5(b)に示すように、固体高分子電解質膜51の周辺部55においても皺56が発生する。そして、この皺56の発生によってシール材54の位置が変化し、その結果、シール材による燃料ガス(又は燃料液体)と酸素ガスの隔離機能が低下する。隔離機能が低下するに伴って燃料ガス(又は燃料液体)のリーク量が増加し、このリーク現象が、出力を低下させる。   In addition, a hot press operation for forming an interface is performed at the time of manufacturing the MEA. Since the electrolyte membrane is suddenly contracted at the time of the hot press operation, as shown in FIG. In the portion 55, a fold 56 is generated. And the position of the sealing material 54 changes with generation | occurrence | production of this ridge 56, As a result, the isolation function of the fuel gas (or fuel liquid) and oxygen gas by a sealing material falls. As the isolation function decreases, the amount of fuel gas (or fuel liquid) leakage increases, and this leakage phenomenon reduces the output.

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、燃料ガス(又は燃料液体)及び酸化剤のリークを効果的に防止することができるイオン伝導体及びその製造方法、並びに電気化学デバイスを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to effectively prevent leakage of fuel gas (or fuel liquid) and oxidant. And a manufacturing method thereof, and an electrochemical device.

即ち、本発明は、固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に(望ましくは、この領域全体に)、イオン解離性の基を含有している、イオン伝導体に係るものである。   That is, the present invention relates to an ionic conductor containing an ion dissociable group in a region inside the periphery of the solid polymer membrane (preferably in the entire region).

また、第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜が、触媒に接する領域に(望ましくは、この領域全体に)イオン解離性の基を含有している、イオン伝導体に係るものである。   An ion conductor in which the solid polymer film sandwiched between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode contains an ion dissociable group in a region in contact with the catalyst (preferably in the entire region). It is related to.

また、固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に(望ましくは、この領域全体に)、イオン解離性の基を導入する工程を有する、イオン伝導体の製造方法に係るものである。   Further, the present invention relates to a method for producing an ion conductor, which includes a step of introducing an ion dissociable group into a region inside the peripheral portion of the solid polymer membrane (desirably, the entire region).

また、第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜の、触媒に接する領域に(望ましくは、この領域全体に)イオン解離性の基を導入する工程を有する、イオン伝導体の製造方法に係るものである。   In addition, there is a step of introducing an ion dissociable group into a region of the solid polymer membrane sandwiched between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode that is in contact with the catalyst (preferably, the entire region). This relates to a method for manufacturing a body.

さらに、第1触媒電極と、第2触媒電極と、これらの電極間に挟持されたイオン伝導性の固体高分子膜との積層構造体を有する電気化学デバイスであって、前記固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に(望ましくは、この領域全体に)、イオン解離性の基を含有している、電気化学デバイスに係るものである。   Furthermore, an electrochemical device having a laminated structure of a first catalyst electrode, a second catalyst electrode, and an ion conductive solid polymer film sandwiched between these electrodes, The present invention relates to an electrochemical device containing an ion dissociable group in a region inside the peripheral portion (preferably in the entire region).

また、第1触媒電極と、第2触媒電極と、これらの電極間に挟持されたイオン伝導性の固体高分子膜との積層構造体を有する電気化学デバイスであって、前記固体高分子膜が、触媒に接する領域に(望ましくは、この領域全体に)イオン解離性の基を含有している、電気化学デバイスに係るものである。   An electrochemical device having a laminated structure of a first catalyst electrode, a second catalyst electrode, and an ion conductive solid polymer film sandwiched between the electrodes, wherein the solid polymer film is The present invention relates to an electrochemical device containing an ion dissociable group in a region in contact with the catalyst (preferably in the entire region).

ここで、上記の「イオン解離性の基」とは、プロトン(H+)等のイオンが電離により離脱し得る基を意味し、また「イオンの解離」とは、電離によりプロトン等のイオンが基から離れることを意味する(以下、同様)。 Here, the above “ion dissociable group” means a group from which ions such as protons (H + ) can be released by ionization, and “ion dissociation” means that ions such as protons from ions by ionization. This means leaving the group (the same applies hereinafter).

本発明者は、上述したような燃料ガス(又は燃料液体)と酸化剤のリーク現象による出力低下を防止すべく鋭意検討したところ、スルホン酸基等のイオン解離性の基の存在が膜の収縮膨張を生じさせることを突き止めた。そして、イオン伝導体の製造時に予め触媒が接触する領域にのみに前記イオン解離性の基を導入し、プロトン等のイオン伝導経路を限定することで、上述したようなイオン伝導体の膨潤や収縮などのサイズ変化が起こらなくなり、燃料ガス(又は燃料液体)及び酸化剤のリーク現象の発生を低減できることを初めて見出した。   The present inventor has intensively studied to prevent a decrease in output due to the leakage phenomenon of the fuel gas (or fuel liquid) and the oxidant as described above. As a result, the presence of an ion dissociable group such as a sulfonic acid group is caused by contraction of the membrane. It was found to cause expansion. Then, by introducing the ion dissociable group only in a region where the catalyst contacts in advance during the production of the ion conductor and limiting the ion conduction path such as protons, the above-described swelling and contraction of the ion conductor It has been found for the first time that the occurrence of a leak phenomenon of fuel gas (or fuel liquid) and oxidant can be reduced.

即ち、本発明によれば、固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に、前記イオン解離性の基を含有している、或いは第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される前記固体高分子膜が、触媒に接する領域に前記イオン解離性の基を含有しており、前記周辺部或いは前記触媒に接触しない領域は水膨潤性を持たないので、例えば上述したように、プロトン等のイオン伝導性能を作動させるために含水した場合でも膨潤せず、高いシール機能を維持することができる。   That is, according to the present invention, the solid polymer membrane contains the ion dissociable group in a region inside the periphery thereof or is sandwiched between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode. The solid polymer membrane contains the ion dissociable group in a region in contact with the catalyst, and the peripheral portion or the region not in contact with the catalyst does not have water swellability. Even when it is hydrated to activate its ion conduction performance, it does not swell and can maintain a high sealing function.

また、例えば前記積層構造体を作製する際に上記したホットプレス操作を行っても、従来例のようにイオン伝導体の急激な収縮によって、前記周辺部或いは前記触媒に接触しない領域に皺が発生することはないので、上記したリーク現象による出力の低下を低減することができる。   In addition, for example, even when the above-described hot pressing operation is performed when manufacturing the laminated structure, wrinkles are generated in the peripheral portion or the region that is not in contact with the catalyst due to the rapid contraction of the ionic conductor as in the conventional example. Therefore, a decrease in output due to the above-described leakage phenomenon can be reduced.

従って、エネルギー効率及び電流密度の向上を図ることができる。   Therefore, energy efficiency and current density can be improved.

本発明において、前記イオン解離性の基、特にプロトン解離性の基としては、−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)2、−C64−SO3Hのうち少なくとも1種を挙げることができ、中でも−OPO(OH)2、−SO3H又は−COOHが好ましい。前記プロトン解離性の基として−OPO(OH)2を用いた場合、1つの前記プロトン解離性の基につき、解離できるプロトンの数が2つであるため、高いプロトン伝導率を得ることができ、また、より一層の化学的安定性の向上を図ることができる。また、−SO3Hを用いた場合、より高いプロトン解離性のため、より一層の高いプロトン伝導率を得ることができる。 In the present invention, the ion dissociable group, particularly the proton dissociable group, includes —OH, —OSO 3 H, —COOH, —SO 3 H, —OPO (OH) 2 , —C 6 H 4 —SO. At least one of 3 H can be mentioned, and —OPO (OH) 2 , —SO 3 H or —COOH is particularly preferable. When -OPO (OH) 2 is used as the proton dissociable group, since there are two protons that can be dissociated per one proton dissociable group, high proton conductivity can be obtained, In addition, the chemical stability can be further improved. Further, when —SO 3 H is used, higher proton conductivity can be obtained because of higher proton dissociation property.

前記固体高分子膜としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンを用いることが好ましい。前記固体高分子膜の厚みは特に限定されないが、例えば10〜200μmが好ましく、より好ましくは10〜50μmである。   As the solid polymer film, it is preferable to use polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or polyethylene. Although the thickness of the said solid polymer film is not specifically limited, For example, 10-200 micrometers is preferable, More preferably, it is 10-50 micrometers.

また、上記したような前記固体高分子膜を形成するベースポリマー鎖に前記イオン解離性の基が導入されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ion dissociable group is introduced into the base polymer chain forming the solid polymer film as described above.

本発明に基づくイオン伝導体の製造方法は、前記固体高分子膜の所定領域をマスクで被覆し、このマスクの非マスク部を介して前記イオン解離性の基を導入する処理を行うことが好ましい。   In the method for producing an ionic conductor according to the present invention, it is preferable that a predetermined region of the solid polymer film is covered with a mask and the ion dissociable group is introduced through a non-mask portion of the mask. .

具体的には、前記固体高分子膜の所定領域をマスクで被覆し、電子線照射処理、γ線照射処理及び水酸化アルカリ処理のうちの少なくとも1つの処理を行った後、前記固体高分子膜に前記イオン解離性の基を導入することが望ましい。また、前記処理後に、前記固体高分子膜にモノマー分子を結合させ、更にこの結合体に前記イオン解離性の基を導入することが好ましい。   Specifically, after covering a predetermined region of the solid polymer film with a mask and performing at least one of electron beam irradiation treatment, γ-ray irradiation treatment, and alkali hydroxide treatment, the solid polymer film It is desirable to introduce the ion dissociable group into Moreover, it is preferable that after the treatment, monomer molecules are bonded to the solid polymer film, and further, the ion dissociable group is introduced into the combined body.

これによれば、前記非マスク部に位置する前記固体高分子膜、即ち前記周辺部より内側の領域(又は触媒に接する領域)に電子線照射処理、γ線照射処理又は水酸化アルカリ処理を行うことができ、上記した領域の反応活性を向上することができる。前記処理の時間等の条件は特に限定されず、適宜選択可能である。ここで、前記水酸化アルカリ処理は、例えば高濃度のKOHメタノール溶液に前記マスクで被覆された前記固体高分子膜を浸すと、約80℃前後で前記非マスク部における前記固体高分子膜の反応活性が向上する。但し、この水酸化アルカリ処理は、前記固体高分子膜としてポリフッ化ビニリデンが主成分のポリマーを用いた場合にのみ適用可能である。前記処理後は、直ちに前記マスクを除去してよいが、後述するイオン解離性の基導入後に前記マスクを除去してもよい。   According to this, the solid polymer film located in the non-mask portion, that is, the region inside the peripheral portion (or the region in contact with the catalyst) is subjected to electron beam irradiation treatment, γ-ray irradiation treatment or alkali hydroxide treatment. And the reaction activity in the above-described region can be improved. The conditions such as the processing time are not particularly limited and can be selected as appropriate. Here, in the alkali hydroxide treatment, for example, when the solid polymer film coated with the mask is immersed in a high-concentration KOH methanol solution, the reaction of the solid polymer film in the non-mask portion at about 80 ° C. Activity is improved. However, this alkali hydroxide treatment can be applied only when a polymer composed mainly of polyvinylidene fluoride is used as the solid polymer film. Although the mask may be removed immediately after the treatment, the mask may be removed after the introduction of an ion dissociable group described later.

前記イオン解離性の基の導入方法としては、グラフト重合が望ましい。例えば、前記イオン解離性の基としてスルホン酸基を導入する場合、前記処理後に、スチレンやビニルスルホン酸塩などのモノマーを利用したグラフト重合を行うのが望ましい。ここで、上述したように、電子線照射処理、γ線照射処理又は水酸化アルカリ処理が行われた領域、即ち前記周辺部より内側の領域(又は触媒に接する領域)の反応活性が向上しているので、同領域に前記イオン解離性の基を選択的に導入することができる。   As a method for introducing the ion dissociable group, graft polymerization is desirable. For example, when a sulfonic acid group is introduced as the ion dissociable group, it is desirable to perform graft polymerization using a monomer such as styrene or vinyl sulfonate after the treatment. Here, as described above, the reaction activity of the region subjected to the electron beam irradiation treatment, the γ-ray irradiation treatment or the alkali hydroxide treatment, that is, the region inside the peripheral part (or the region in contact with the catalyst) is improved. Therefore, the ion dissociable group can be selectively introduced into the same region.

以下、本発明に基づく電気化学デバイスを図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, the electrochemical device based on this invention is demonstrated concretely, referring drawings.

本発明に基づく電気化学デバイスは、その構造の一例を図1に示すように、燃料電池として構成されていることが望ましい。ここで、図1は、本発明に基づく電気化学デバイスとしての燃料電池の一例の概略断面図である。   The electrochemical device according to the present invention is preferably configured as a fuel cell as shown in FIG. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a fuel cell as an electrochemical device according to the present invention.

図1に示すように、この燃料電池は、互いに対向する、触媒層1a付きの負極(燃料極又は水素極)2と、触媒層1b付きの正極(酸素極)3と、これらの両電極2、3間に挟持されたプロトン伝導性の本発明に基づくイオン伝導体4との積層構造体(以下、MEA(Membrane & Electrode assembly)と称することがある。)を有する。   As shown in FIG. 1, this fuel cell includes a negative electrode (fuel electrode or hydrogen electrode) 2 with a catalyst layer 1a, a positive electrode (oxygen electrode) 3 with a catalyst layer 1b, and both electrodes 2 facing each other. 3 is a laminated structure (hereinafter also referred to as MEA (Membrane & Electrode assembly)) with the ion conductor 4 of the present invention having proton conductivity sandwiched between the three.

図1に示すように、MEAを構成するイオン伝導体4は、固体高分子膜5の周辺部6において、その周辺部6より内側の領域(又は触媒層1a、1bに接する領域)7に、イオン解離性の基を含有している。   As shown in FIG. 1, the ion conductor 4 constituting the MEA is in a region 7 (or a region in contact with the catalyst layers 1 a and 1 b) 7 inside the peripheral portion 6 in the peripheral portion 6 of the solid polymer membrane 5. Contains ion dissociable groups.

さらに、固体高分子膜5の周辺部6が、例えばシール材8を介して容器9に固定されている。即ち、容器9が、負極2側の部分と正極3側の部分とに分割されていて、これらの各部分と固体高分子膜5の周辺部6との間にシール材8が配されていることが好ましい。   Further, the peripheral portion 6 of the solid polymer film 5 is fixed to the container 9 via, for example, a sealing material 8. That is, the container 9 is divided into a part on the negative electrode 2 side and a part on the positive electrode 3 side, and the sealing material 8 is disposed between these parts and the peripheral part 6 of the solid polymer film 5. It is preferable.

容器9の材質としては、金属、カーボン樹脂等を用いることができ、そのサイズは適宜選択可能である。   As the material of the container 9, metal, carbon resin, or the like can be used, and its size can be selected as appropriate.

また、シール材8としては、オーリング等を用いることができ、そのサイズは適宜選択可能である。   Moreover, an O-ring etc. can be used as the sealing material 8, The size can be selected suitably.

以下、本発明に基づくイオン伝導体の製造方法の一例について、図2を参照して説明する。なお、図2中、左図(a)〜(d)は本発明に基づく製造方法の一例を工程順に示す概略断面図であり、右図(a’)〜(d’)は左図に対応する平面図である。   Hereinafter, an example of the manufacturing method of the ion conductor based on this invention is demonstrated with reference to FIG. In FIG. 2, left diagrams (a) to (d) are schematic sectional views showing an example of the manufacturing method according to the present invention in the order of steps, and right diagrams (a ′) to (d ′) correspond to the left diagrams. FIG.

まず、図2(a)及び(a’)に示すように、前記イオン解離性の基を導入する前のイオン伝導体基材としての固体高分子膜5を形成する。固体高分子膜5としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンを用いることが好ましい。また、固体高分子膜5の厚みは特に限定されないが、例えば10〜200μmが好ましく、より好ましくは10〜50μmである。   First, as shown in FIGS. 2A and 2A, a solid polymer film 5 is formed as an ion conductor substrate before introducing the ion dissociable group. As the solid polymer film 5, it is preferable to use polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or polyethylene. Moreover, although the thickness of the solid polymer film 5 is not specifically limited, For example, 10-200 micrometers is preferable, More preferably, it is 10-50 micrometers.

次に、図2(b)及び(b’)に示すように、固体高分子膜5の前記周辺部より内側の領域(又は触媒に接する領域)をマスク10で被覆する。マスク10としては、テフロン(登録商標)(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE))等を用いることができ、その厚みは任意であってよいが、例えば0.1〜0.3mmが好ましい。   Next, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (b ′), a region (or a region in contact with the catalyst) inside the peripheral portion of the solid polymer film 5 is covered with a mask 10. As the mask 10, Teflon (registered trademark) (polytetrafluoroethylene (PTFE)) or the like can be used, and the thickness thereof may be arbitrary, but for example, 0.1 to 0.3 mm is preferable.

次に、図2(c)及び(c’)に示すように、マスク10を配置した固体高分子膜5に対し、電子線照射処理、γ線照射処理又は水酸化アルカリ処理を行う。これにより、マスク10の非マスク部11に位置する固体高分子膜5、即ち周辺部6より内側の領域(又は触媒に接する領域)7に電子線照射処理、γ線照射処理又は水酸化アルカリ処理を行うことができ、領域7の反応活性を向上することができる。前記処理の時間等の条件は特に限定されず、適宜選択可能である。ここで、前記水酸化アルカリ処理は、例えば高濃度のKOHメタノール溶液にマスク10付きの固体高分子膜5を浸すと、約80℃前後で非マスク部11に対応する領域7の反応活性が向上する。但し、この水酸化アルカリ処理は固体高分子膜5としてポリフッ化ビニリデンが主成分のポリマーを用いた場合にのみ適用可能である。前記処理後は、直ちにマスク10を除去してよいが、後述するイオン解離性の基導入後にマスク10を除去してもよい。   Next, as shown in FIGS. 2C and 2C, the solid polymer film 5 on which the mask 10 is disposed is subjected to an electron beam irradiation process, a γ-ray irradiation process, or an alkali hydroxide process. As a result, the solid polymer film 5 located in the non-mask portion 11 of the mask 10, that is, the region 7 inside the peripheral portion 6 (or the region in contact with the catalyst) 7 is subjected to electron beam irradiation treatment, γ-ray irradiation treatment, or alkali hydroxide treatment. And the reaction activity of the region 7 can be improved. The conditions such as the processing time are not particularly limited and can be selected as appropriate. Here, in the alkali hydroxide treatment, for example, when the solid polymer film 5 with the mask 10 is immersed in a high-concentration KOH methanol solution, the reaction activity of the region 7 corresponding to the non-mask portion 11 is improved at about 80 ° C. To do. However, this alkali hydroxide treatment can be applied only when a polymer composed mainly of polyvinylidene fluoride is used as the solid polymer film 5. After the treatment, the mask 10 may be removed immediately, but the mask 10 may be removed after introduction of an ion dissociable group described later.

次に、図2(d)及び(d’)に示すように、上記したような固体高分子膜5を形成するベースポリマー鎖に前記イオン解離性の基を導入する。ここで、図2(c)及び(c’)で電子線照射処理、γ線照射処理又は水酸化アルカリ処理が行われた領域、即ち周辺部6より内側の領域(又は触媒に接する領域)7の反応活性が向上しているので、同領域に前記イオン解離性の基を選択的に導入することができる。前記イオン解離性の基の導入方法としては、グラフト重合が望ましい。例えば、前記イオン解離性の基としてスルホン酸基を導入する場合、スチレンやビニルスルホン酸塩などのモノマーを利用したグラフト重合を行うのが望ましい。   Next, as shown in FIGS. 2D and 2D ′, the ion dissociable group is introduced into the base polymer chain forming the solid polymer film 5 as described above. Here, in FIG. 2C and FIG. 2C ′, the region where the electron beam irradiation treatment, the γ-ray irradiation treatment or the alkali hydroxide treatment has been performed, that is, the region inside the peripheral portion 6 (or the region in contact with the catalyst) 7. Therefore, the ion dissociable group can be selectively introduced into the same region. As a method for introducing the ion dissociable group, graft polymerization is desirable. For example, when a sulfonic acid group is introduced as the ion dissociable group, it is desirable to perform graft polymerization using a monomer such as styrene or vinyl sulfonate.

前記イオン解離性の基、特にプロトン解離性の基としては、−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)2、−C64−SO3Hのうち少なくとも1種を挙げることができ、中でも−OPO(OH)2、−SO3H又は−COOHが好ましい。前記プロトン解離性の基として−OPO(OH)2を用いた場合、1つの前記プロトン解離性の基につき、解離できるプロトンの数が2つであるため、高いプロトン伝導率を得ることができ、また、より一層の化学的安定性の向上を図ることができる。また、−SO3Hを用いた場合、より高いプロトン解離性のため、より一層の高いプロトン伝導率を得ることができる。 Examples of the ion dissociable group, particularly a proton dissociable group, include —OH, —OSO 3 H, —COOH, —SO 3 H, —OPO (OH) 2 , and —C 6 H 4 —SO 3 H. can include at least one, among them -OPO (OH) 2, -SO 3 H or -COOH are preferred. When -OPO (OH) 2 is used as the proton dissociable group, since there are two protons that can be dissociated per one proton dissociable group, high proton conductivity can be obtained, In addition, the chemical stability can be further improved. Further, when —SO 3 H is used, higher proton conductivity can be obtained because of higher proton dissociation property.

以上のようにして、固体高分子膜5においてその周辺部6より内側の領域7に、前記イオン解離性の基を含有しているイオン伝導体4、或いは第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜5が、触媒層1a、1bに接する領域7に前記イオン解離性の基を含有しているイオン伝導体4を容易に製造することができる。   As described above, the ion conductor 4 containing the ion dissociable group or the region between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode in the region 7 inside the peripheral portion 6 of the solid polymer film 5. It is possible to easily manufacture the ion conductor 4 containing the ion dissociable group in the region 7 where the solid polymer film 5 sandwiched between the layers is in contact with the catalyst layers 1a and 1b.

上記のようにして作製された本発明に基づくイオン伝導体4は、固体高分子膜5においてその周辺部6より内側の領域7に、前記イオン解離性の基を含有しており、或いは第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜5が、触媒層1a、1bに接する領域7にイオン解離性の基を含有しており、周辺部6或いは触媒層1a、1bに接しない領域は水膨潤性を持たないので、例えば、プロトン等のイオン伝導性能を作動させるために含水した場合でも膨潤することはなく、高いシール機能を維持することができる。   The ion conductor 4 according to the present invention produced as described above contains the ion dissociable group in the region 7 inside the peripheral portion 6 in the solid polymer film 5 or the first The solid polymer film 5 sandwiched between the catalyst electrode and the second catalyst electrode contains an ion dissociable group in the region 7 in contact with the catalyst layers 1a and 1b, and the peripheral portion 6 or the catalyst layers 1a and 1b Since the non-contact region does not have water swellability, it does not swell even when it is hydrated to activate ion conduction performance such as protons, and a high sealing function can be maintained.

また、例えば前記積層構造体(MEA)を作製する際に上記したホットプレス操作を行っても、従来例のようにイオン伝導体4の急激な収縮によって周辺部6に皺が発生することはないので、リーク現象による出力の低下を低減することができる。   Further, for example, even when the above-described hot pressing operation is performed when manufacturing the laminated structure (MEA), wrinkles are not generated in the peripheral portion 6 due to the rapid contraction of the ion conductor 4 as in the conventional example. Therefore, it is possible to reduce a decrease in output due to a leak phenomenon.

図1において、触媒層1a付きの負極2、触媒層1b付きの正極3及びイオン伝導体4からなるMEAの作製方法としては、例えば、まず、負極2及び正極3としてのガス透過性集電体上に触媒物質を分散した溶液を塗布し、触媒層1a及び1bを形成する。   In FIG. 1, as a method for producing an MEA including the negative electrode 2 with the catalyst layer 1 a, the positive electrode 3 with the catalyst layer 1 b, and the ion conductor 4, for example, first, a gas-permeable current collector as the negative electrode 2 and the positive electrode 3 A solution in which the catalyst material is dispersed is applied on top to form catalyst layers 1a and 1b.

前記ガス透過性集電体としてはカーボンシート等の従来公知のものがいずれも使用可能である。また、前記触媒物質は、例えば白金等の微粒子であることが望ましく、また他の電極物質でも本目的の反応が進行するものであればよい。その添加量は0.15〜1.0g/触媒量g、面積担持密度は0.1〜2.0mg/cm2(但し、Pt等の重量とする。)、触媒粒径は1〜20nmとするのがよい。さらに、前記ガス透過性集電体及び前記触媒層1a、1bの厚さは任意であってよい。 As the gas permeable current collector, any conventionally known one such as a carbon sheet can be used. The catalyst material is preferably fine particles such as platinum, and other electrode materials may be used as long as the target reaction proceeds. The added amount is 0.15 to 1.0 g / catalyst amount g, the area carrying density is 0.1 to 2.0 mg / cm 2 (however, the weight of Pt or the like), and the catalyst particle size is 1 to 20 nm. It is good to do. Furthermore, the thickness of the gas permeable current collector and the catalyst layers 1a and 1b may be arbitrary.

そして、上記のように作製したイオン伝導体4の両面に、上記の別途作製した触媒層1a、1b付きの電極2及び3をそれぞれ重ねてプレスすることにより、イオン伝導体4と電極2、3とからなるMEAを作製することができる。   Then, by separately pressing the electrodes 2 and 3 with the catalyst layers 1a and 1b separately prepared on both surfaces of the ion conductor 4 prepared as described above, the ion conductor 4 and the electrodes 2 and 3 are pressed. An MEA comprising:

この燃料電池のメカニズムは、使用時には、負極2側では水素ガス、メタノール水溶液、ジメチルエーテル溶液等の燃料が供給され、かつ正極3側では酸素ガス(空気)が供給される。燃料が供給されると水素イオンを発生し、この水素イオンは負極2で発生した水素イオン及び固体高分子膜4で発生した水素イオンと共に正極3側へ移動し、そこで正極3側に供給された酸素(空気)と反応し、これにより所望の起電力が取り出される。   In this fuel cell, when used, fuel such as hydrogen gas, methanol aqueous solution, dimethyl ether solution or the like is supplied on the negative electrode 2 side, and oxygen gas (air) is supplied on the positive electrode 3 side. When the fuel is supplied, hydrogen ions are generated. The hydrogen ions move to the positive electrode 3 side together with the hydrogen ions generated in the negative electrode 2 and the hydrogen ions generated in the solid polymer film 4, and are supplied to the positive electrode 3 side there. Reacts with oxygen (air), thereby extracting the desired electromotive force.

かかる燃料電池は、固体高分子膜5においてその周辺部6より内側の領域7に、前記イオン解離性の基を含有している、或いは第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜5が、触媒層1a、1bに接する領域7に前記イオン解離性の基を含有しているので、例えば、プロトン等のイオン伝導性能を作動させるために含水した場合でも周辺部6が膨潤することはなく、高いシール機能を維持することができる。   In such a fuel cell, the solid polymer membrane 5 contains the ion dissociable group in the region 7 inside the peripheral portion 6 or is sandwiched between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode. Since the polymer membrane 5 contains the ion dissociable group in the region 7 in contact with the catalyst layers 1a and 1b, for example, even when water is contained in order to activate ion conduction performance such as protons, the peripheral portion 6 is It does not swell and can maintain a high sealing function.

また、例えばMEAを作製する際に上記したホットプレス操作を行っても、従来例のようにイオン伝導体4の急激な収縮によって周辺部6に皺が発生することはないので、リーク現象による出力の低下を低減することができる。   Further, for example, even when the above-described hot pressing operation is performed when the MEA is manufactured, wrinkles are not generated in the peripheral portion 6 due to the rapid contraction of the ion conductor 4 as in the conventional example. Can be reduced.

従って、エネルギー効率及び電流密度の向上を図ることができる。   Therefore, energy efficiency and current density can be improved.

ここで、上記に前記電気化学デバイスとして燃料電池を製造する例を説明したが、この他にも、前記電気化学デバイスとして、燃料電池とは逆の反応メカニズムによる水素製造装置を製造してもよい。また、プロトン伝導性固体電解質を使用した水電解装置等に利用し得る。   Here, although the example which manufactures a fuel cell as the said electrochemical device was demonstrated above, you may manufacture the hydrogen production apparatus by the reaction mechanism opposite to a fuel cell as said electrochemical device besides this. . Moreover, it can utilize for the water electrolysis apparatus etc. which use the proton conductive solid electrolyte.

また、上記にMEAが単独に用いられる例を説明したが、本発明に基づく電気化学デバイスにおいて、MEAの複数個が積層されていてもよく、或いは並置されていてもよい。また、前記積層構造体の複数個を並置した構造を更に積層した構造としてもよい。これらの場合は、より高い起電力を容易に得られるという効果がある。   Moreover, although the example which uses MEA independently was demonstrated above, in the electrochemical device based on this invention, the some of MEA may be laminated | stacked or juxtaposed. Moreover, it is good also as a structure which further laminated | stacked the structure which juxtaposed several of the said laminated structure. In these cases, there is an effect that a higher electromotive force can be easily obtained.

以下、本発明に基づく実施例について説明する。   Examples according to the present invention will be described below.

実施例1
まず、市販のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シート(和光純薬社製、厚さ50μm)を10cm×10cmに切り抜き、このPTFEシート上に、中心部に2.2cm×2.2cm角の正方形のくりぬきを行ったSUSシート(10cm×10cm)を配置した。
Example 1
First, a commercially available polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., thickness 50 μm) is cut out to 10 cm × 10 cm, and a 2.2 cm × 2.2 cm square square is formed on the center of this PTFE sheet. A SUS sheet (10 cm × 10 cm) that was hollowed out was placed.

次に、上記のようにして作製したマスク付きのPTFEシートに対し、電子線照射処理を行った。前記電子線の照射条件としては、360kG/hの線量率で2時間照射を行い、総量720kGyの照射を行った。また、照射雰囲気は窒素中で行った。   Next, an electron beam irradiation treatment was performed on the PTFE sheet with a mask produced as described above. As the electron beam irradiation conditions, irradiation was performed at a dose rate of 360 kG / h for 2 hours, and irradiation was performed in a total amount of 720 kGy. The irradiation atmosphere was performed in nitrogen.

次に、PTFEシートからマスクを除去し、スチレン/ジビニルベンゼン(DVB)を60℃でグラフトさせた後、6Mの硫酸水溶液中で沸騰させた。これにより、上記に電子線を照射した領域にスルホン酸基が導入されたイオン伝導体を製造することができた。   Next, the mask was removed from the PTFE sheet, styrene / divinylbenzene (DVB) was grafted at 60 ° C., and then boiled in a 6 M sulfuric acid aqueous solution. Thereby, the ionic conductor by which the sulfonic acid group was introduce | transduced into the area | region which irradiated the electron beam above was able to be manufactured.

実施例2
PTFEシートに代えて、市販のポリフッ化ビニリデン(PVDF)シート(呉羽化学社製、厚さ50μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてイオン伝導体を製造した。
Example 2
An ion conductor was produced in the same manner as in Example 1 except that a commercially available polyvinylidene fluoride (PVDF) sheet (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., thickness: 50 μm) was used instead of the PTFE sheet.

実施例3
実施例2において、電子線照射を行わず、80℃に加熱したエタノール/イソプロパノール(1:1vol%)のNaOH 1M溶液中に、45分間含浸させた。また、スルホン化反応は、文献Xinping Qju et al., J. Electrochem. Soc 150 (7) A917-921 (2003)に基づき、スチレン/テトラヒドロフラン(THF)の混合物を反応させ、次に、濃硫酸で4時間(70℃)加熱する手法を採用した。
Example 3
In Example 2, it was impregnated for 45 minutes in an NaOH 1M solution of ethanol / isopropanol (1: 1 vol%) heated to 80 ° C. without performing electron beam irradiation. The sulfonation reaction was carried out by reacting a mixture of styrene / tetrahydrofuran (THF) based on the document Xinping Qju et al., J. Electrochem. Soc 150 (7) A917-921 (2003), and then using concentrated sulfuric acid. The method of heating for 4 hours (70 degreeC) was employ | adopted.

実施例4
実施例3において、NaOHに代えてKOHを用いたこと以外は、処理条件等を含め実施例3と同様にしてイオン伝導体を製造した。
Example 4
In Example 3, an ionic conductor was produced in the same manner as in Example 3 except for using treatment conditions and the like except that KOH was used instead of NaOH.

比較例1
DoPont社より発売されているナフィオン(登録商標)112(乾燥時の膜厚50μm)をイオン伝導体として用いた。
Comparative Example 1
Nafion (registered trademark) 112 (film thickness of 50 μm when dried) sold by DoPont was used as the ion conductor.

上記のようにして作製した実施例1〜3及び比較例1のイオン伝導体について、下記に示すシール性の測定を行った。   The sealing properties shown below were measured for the ion conductors of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 produced as described above.

<シール性の測定>
シール性の測定は、図3に示すように構成した評価システムを用いて行った。即ち、測定膜12を容器13に組み込み、測定膜12の片面側に接しているA室14に1.0気圧の窒素ガス15を封入し、他方の面側のB室16をロータリーポンプにより真空状態(10-2Torr)にした。真空状態にある体積は4ccであり、この真空度を時間の経過と共に、マノメーター17で記録した。真空度の低下が早いものほど、シール性が悪いと判断した。真空度の低下を見積もる指標としては60秒後のB室16の真空度とした。但し、シール性の低下が膜の膨潤収縮で強調されるように、A室14側に常温で純水を1分間通水し、その後、乾燥窒素で10時間乾燥させる前処理を行った後、上記のシール性の測定を行った。結果を下記表1及び図4に示す。
<Measurement of sealing properties>
The sealability was measured using an evaluation system configured as shown in FIG. That is, the measurement membrane 12 is incorporated in the container 13, nitrogen gas 15 of 1.0 atm is sealed in the A chamber 14 in contact with one side of the measurement membrane 12, and the B chamber 16 on the other side is evacuated by a rotary pump. State (10 -2 Torr). The volume in a vacuum state was 4 cc, and the degree of vacuum was recorded with a manometer 17 over time. The faster the degree of vacuum drop, the worse the sealing performance. As an index for estimating the decrease in the degree of vacuum, the degree of vacuum in the B chamber 16 after 60 seconds was used. However, after performing a pretreatment of passing pure water through the A chamber 14 side at room temperature for 1 minute and then drying with dry nitrogen for 10 hours so that the deterioration of the sealing performance is emphasized by the swelling and shrinkage of the film, The sealing property was measured. The results are shown in Table 1 below and FIG.

Figure 2005150005
Figure 2005150005

上記表1及び図4より明らかなように、本発明に基づく電気化学デバイスは、固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に、前記イオン解離性の基を含有している、或いは第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜が、触媒に接する領域にイオン解離性の基を含有しているので、前記周辺部が膨潤することはなく、高いシール機能を維持することができた。   As is apparent from Table 1 and FIG. 4, the electrochemical device according to the present invention contains the ion dissociable group in a region inside the periphery of the solid polymer film, or the first The solid polymer membrane sandwiched between the catalyst electrode and the second catalyst electrode contains an ion dissociable group in a region in contact with the catalyst, so that the peripheral portion does not swell and maintains a high sealing function. We were able to.

また、イオン伝導体の急激な収縮によって前記周辺部に皺が発生することがなく、リーク現象を効果的に低減することができた。   Further, no wrinkles were generated in the peripheral portion due to abrupt contraction of the ionic conductor, and the leakage phenomenon was effectively reduced.

これに対し、比較例1は、膜の全体に前記イオン解離性の基が導入されており、全体の水膨潤性が高いため、膨潤収縮によるリーク性の低下が生じた。   On the other hand, in Comparative Example 1, the ion dissociable group was introduced into the entire membrane, and the entire water swellability was high. Therefore, the leakage property was reduced due to swelling shrinkage.

以上、本発明を実施の形態及び実施例について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能である。   While the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the above examples can be variously modified based on the technical idea of the present invention.

例えば、前記燃料電池等の本発明に基づく電気化学デバイスにおいて、その形状、構成、材質等は本発明を逸脱しない限り、適宜選択可能である。   For example, in the electrochemical device based on the present invention such as the fuel cell, the shape, configuration, material, and the like can be appropriately selected without departing from the present invention.

本発明の実施の形態における、本発明に基づく電気化学デバイスの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an electrochemical device according to the present invention in an embodiment of the present invention. 同、本発明に基づくイオン伝導体の製造方法の一例を工程順に示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the manufacturing method of the ion conductor based on this invention in order of a process. 本発明の実施例における、シール性の測定用システムの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the system for a sealing performance in the Example of this invention. 同、シール性の測定結果を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the measurement result of sealing performance similarly. 従来例による、電気化学デバイスの部分拡大概略断面図である。It is a partial expanded schematic sectional drawing of the electrochemical device by a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b…触媒層、2…負極、3…正極、4…イオン伝導体、5…固体高分子膜、
6…周辺部、7…周辺部より内側の領域(又は触媒層に接する領域)、8…シール材、
9…容器、10…マスク、11…非マスク部
1a, 1b ... catalyst layer, 2 ... negative electrode, 3 ... positive electrode, 4 ... ionic conductor, 5 ... solid polymer membrane,
6 ... peripheral part, 7 ... area | region (or area | region which contact | connects a catalyst layer) inside a peripheral part, 8 ... sealing material,
9 ... Container, 10 ... Mask, 11 ... Non-mask part

Claims (18)

固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に、イオン解離性の基を含有している、イオン伝導体。   An ionic conductor containing an ion dissociable group in a region inside the periphery of a solid polymer membrane. 第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜が、触媒に接する領域にイオン解離性の基を含有している、イオン伝導体。   An ionic conductor, wherein the solid polymer film sandwiched between the first catalyst electrode and the second catalyst electrode contains an ion dissociable group in a region in contact with the catalyst. 前記イオン解離性の基が−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)2、−C64−SO3Hのうち少なくとも1種である、請求項1又は2に記載したイオン伝導体。 The ionic dissociative group is -OH, an -OSO 3 H, -COOH, -SO 3 H, -OPO (OH) 2, at least one of -C 6 H 4 -SO 3 H, claim 1 Or the ionic conductor described in 2. 前記固体高分子膜がポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンである、請求項1又は2に記載したイオン伝導体。   The ionic conductor according to claim 1, wherein the solid polymer film is polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polyethylene. 前記固体高分子膜を形成するベースポリマー鎖に前記イオン解離性の基が導入されている、請求項4に記載したイオン伝導体。   The ionic conductor according to claim 4, wherein the ion dissociable group is introduced into a base polymer chain forming the solid polymer film. 固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に、イオン解離性の基を導入する工程を有する、イオン伝導体の製造方法。   A method for producing an ionic conductor, comprising a step of introducing an ion dissociable group into a region inside a peripheral portion of a solid polymer membrane. 第1触媒電極及び第2触媒電極間に挟持される固体高分子膜の、触媒に接する領域にイオン解離性の基を導入する工程を有する、イオン伝導体の製造方法。   A method for producing an ionic conductor, comprising a step of introducing an ion dissociable group into a region in contact with a catalyst of a solid polymer film sandwiched between a first catalyst electrode and a second catalyst electrode. 前記固体高分子膜の所定領域をマスクで被覆し、このマスクの非マスク部を介して前記イオン解離性の基を導入する処理を行う、請求項6又は7に記載したイオン伝導体の製造方法。   The method for producing an ionic conductor according to claim 6 or 7, wherein a predetermined region of the solid polymer film is covered with a mask and the ion dissociable group is introduced through a non-mask portion of the mask. . 電子線照射処理、γ線照射処理及び水酸化アルカリ処理のうちの少なくとも1つの処理を行った後、前記固体高分子膜に前記イオン解離性の基を導入する、請求項6又は7に記載したイオン伝導体の製造方法。   The ion-dissociable group is introduced into the solid polymer film after performing at least one of electron beam irradiation treatment, γ-ray irradiation treatment, and alkali hydroxide treatment. A method for producing an ionic conductor. 前記処理後に、前記固体高分子膜にモノマー分子を結合させ、更にこの結合体に前記イオン解離性の基を導入する、請求項9に記載したイオン伝導体の製造方法。   10. The method for producing an ionic conductor according to claim 9, wherein after the treatment, monomer molecules are bonded to the solid polymer film, and the ion dissociable group is further introduced into the combined body. 前記イオン解離性の基として−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)2、−C64−SO3Hのうち少なくとも1種を用いる、請求項6又は7に記載したイオン伝導体の製造方法。 -OH as the ionic dissociative group, -OSO 3 H, used -COOH, -SO 3 H, -OPO ( OH) 2, at least one of -C 6 H 4 -SO 3 H, claim 6 Or the manufacturing method of the ion conductor as described in 7. 前記固体高分子膜としてポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンを用いる、請求項6又は7に記載したイオン伝導体の製造方法。   The method for producing an ionic conductor according to claim 6 or 7, wherein polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polyethylene is used as the solid polymer film. 第1触媒電極と、第2触媒電極と、これらの電極間に挟持されたイオン伝導性の固体高分子膜との積層構造体を有する電気化学デバイスであって、前記固体高分子膜においてその周辺部より内側の領域に、イオン解離性の基を含有している、電気化学デバイス。   An electrochemical device having a laminated structure of a first catalyst electrode, a second catalyst electrode, and an ion conductive solid polymer membrane sandwiched between these electrodes, the periphery of the solid polymer membrane An electrochemical device containing an ion dissociable group in a region inside the part. 第1触媒電極と、第2触媒電極と、これらの電極間に挟持されたイオン伝導性の固体高分子膜との積層構造体を有する電気化学デバイスであって、前記固体高分子膜が、触媒に接する領域にイオン解離性の基を含有している、電気化学デバイス。   An electrochemical device having a laminated structure of a first catalyst electrode, a second catalyst electrode, and an ion conductive solid polymer membrane sandwiched between these electrodes, wherein the solid polymer membrane comprises a catalyst An electrochemical device containing an ion dissociable group in a region in contact with the substrate. 前記イオン解離性の基が−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)2、−C64−SO3Hのうち少なくとも1種である、請求項13又は14に記載した電気化学デバイス。 The ionic dissociative group is -OH, -OSO 3 H, -COOH, -SO 3 H, -OPO (OH) 2, is at least one kind of -C 6 H 4 -SO 3 H, claim 13 Or the electrochemical device as described in 14. 前記固体高分子膜がポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンである、請求項13又は14に記載した電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 13 or 14, wherein the solid polymer film is polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polyethylene. 前記固体高分子膜を形成するベースポリマー鎖に前記イオン解離性の基が導入されている、請求項16に記載した電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 16, wherein the ion dissociable group is introduced into a base polymer chain forming the solid polymer film. 燃料電池として構成されている、請求項13又は14に記載した電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 13 or 14, wherein the electrochemical device is configured as a fuel cell.
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JP2006351244A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Shin Etsu Chem Co Ltd Solid polyelectrolyte membrane, manufacturing method therefor, and fuel cell
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