[發(fā)明專(zhuān)利]電解質(zhì)膜及其制造方法、以及具備電解質(zhì)膜的燃料電池用膜-電極組件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680072053.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108391454A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山本瑞木;松田康壯;仲野武史
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日東電工株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/02
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/02;C08F261/04;C08J5/22;C08J9/42;H01B1/06;H01M8/10
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 胡嵩麟;王海川

本公開(kāi)的電解質(zhì)膜具有相A和相B，所述相A構(gòu)成基質(zhì)相。相B從電解質(zhì)膜的第1主面至第1主面的相反側(cè)的第2主面連續(xù)地存在。相B包含具有主鏈和接枝鏈的接枝聚合物。接枝鏈具備具有陰離子交換能力的官能團(tuán)。主鏈優(yōu)選不具備具有陰離子交換能力的官能團(tuán)。本公開(kāi)的電解質(zhì)膜即使在發(fā)生了由過(guò)氧化物引起的分解反應(yīng)的情況下也能夠更可靠地保持作為隔膜的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解質(zhì)膜及其制造方法、以及具備電解質(zhì)膜的燃料電池用膜-電極組件。

背景技術(shù)

固體聚合物型燃料電池具有能夠在接近常溫的溫度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)這樣的優(yōu)點(diǎn)，因而被期待著在廣泛的領(lǐng)域中的使用。其中，對(duì)于陰離子交換型燃料電池而言，由于可以不必使用鉑作為催化劑，因而可以實(shí)現(xiàn)低成本化，此外，由于可以使用液體燃料，因而可以實(shí)現(xiàn)小型化。陰離子交換型燃料電池在陽(yáng)極與陰極之間具有隔膜，并且使用陰離子交換型電解質(zhì)膜作為隔膜。陰離子交換型電解質(zhì)膜具有季銨基等具有陰離子交換能力的官能團(tuán)。作為制造陰離子交換型電解質(zhì)膜的方法之一，存在如下方法：將作為電解質(zhì)聚合物的陰離子交換樹(shù)脂填充于由聚烯烴樹(shù)脂等構(gòu)成的微孔高分子基材的孔中(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2010/055889號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問(wèn)題

對(duì)于陰離子交換型燃料電池而言，在陽(yáng)極側(cè)發(fā)生燃料的氧化反應(yīng)，在陰極側(cè)發(fā)生氧氣的還原反應(yīng)。除了該氧化還原反應(yīng)以外，有時(shí)還會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，有時(shí)會(huì)由于副反應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)氧化物。由于該過(guò)氧化物、由過(guò)氧化物產(chǎn)生的自由基(以下，統(tǒng)稱為過(guò)氧化物)，電解質(zhì)膜中所含的具備具有陰離子交換能力的官能團(tuán)的部分受到攻擊而發(fā)生分解，其結(jié)果是，有時(shí)電解質(zhì)膜劣化。

對(duì)于在微孔高分子基材的孔中填充有電解質(zhì)聚合物的專(zhuān)利文獻(xiàn)1的電解質(zhì)膜而言，認(rèn)為在過(guò)氧化物將電解質(zhì)聚合物分解的情況下，在電解質(zhì)膜中產(chǎn)生空孔。這樣的電解質(zhì)膜有可能無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)作為燃料電池中的隔膜的功能。

本發(fā)明的目的在于提供一種即使在發(fā)生了由過(guò)氧化物引起的分解反應(yīng)的情況下也能夠更可靠地保持作為隔膜的功能的電解質(zhì)膜。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種適合于制造該電解質(zhì)膜的制造方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種使用了該電解質(zhì)膜的膜-電極組件(MEA)。

用于解決問(wèn)題的手段

本發(fā)明提供一種電解質(zhì)膜，其為具有相A和相B的電解質(zhì)膜，所述相A構(gòu)成基質(zhì)相，其中，

所述相B從所述電解質(zhì)膜的第1主面至所述第1主面的相反側(cè)的第2主面連續(xù)地存在，

所述相B包含具有主鏈和接枝鏈的接枝聚合物，

所述接枝鏈具備具有陰離子交換能力的官能團(tuán)。

在另一方面，本發(fā)明提供一種具備本發(fā)明的電解質(zhì)膜的燃料電池用MEA。

在又一方面，本發(fā)明提供一種電解質(zhì)膜的制造方法，

其為制造本發(fā)明的電解質(zhì)膜的方法，其包含以下工序：

對(duì)具有構(gòu)成基質(zhì)相的相A、以及包含聚合物的相B’的膜(I)進(jìn)行輻射照射的工序，以及

向所述相B’中所含的所述聚合物中以該聚合物為主鏈引入接枝鏈，從而形成具有所述主鏈和所述接枝鏈的接枝聚合物的工序；

所述接枝鏈為包含乙烯基和提供陰離子交換能力的官能團(tuán)的可聚合單體的聚合鏈。

發(fā)明效果