[發明專利]液體組合物、固體高分子電解質膜、膜電極接合體、固體高分子型燃料電池

有效

• 申請號: 201980080558.6
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN113166297B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 齋藤貢;奧山匠;渡部浩行
• 申請（專利權）人: AGC株式會社
• 主分類號: C08F8/12
• 分類號: C08F8/12;C08F14/18;C08L27/00;H01B1/06;H01B1/12;H01M8/10;H01M8/1039;H01M8/1051;C08K3/22
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

提供能夠形成制成膜電極接合體時的初始的發電特性優異、并且耐久性優異、缺陷少的固體高分子電解質膜的液體組合物。一種液體組合物，其包含：液體介質、含磺酸基的氟碳聚合物、和難溶性鈰化合物，前述含磺酸基的氟碳聚合物的離子交換容量為1.36～2.50毫當量/g干燥樹脂，前述難溶性鈰化合物的平均粒徑為1nm～3000nm，前述難溶性鈰化合物中的鈰原子的總摩爾數相對于前述含磺酸基的氟碳聚合物所具有的磺酸基的總摩爾數的比例為0.001～0.3。

技術領域

本發明涉及液體組合物、固體高分子電解質膜、膜電極接合體、固體高分子型燃料電池。

背景技術

固體高分子型燃料電池例如是將膜電極接合體夾持于2個分隔件之間而形成電池單元并將多個電池單元堆疊而成的。膜電極接合體具備：具有催化劑層的陽極及陰極、以及配置于陽極與陰極之間的固體高分子電解質膜。固體高分子電解質膜例如是將含有含磺酸基的氟碳聚合物的液體組合物制成膜狀而成的。

在固體高分子型燃料電池中進行發電時，會生成源自供給至陰極側的氧氣的過氧化氫或過氧化物自由基。因此，對固體高分子電解質膜要求對過氧化氫或過氧化物自由基的耐久性。

作為對過氧化氫或過氧化物自由基的耐久性優異的固體高分子電解質膜，提出了下述的固體高分子電解質膜。

一種固體高分子電解質膜，其包含：含磺酸基的氟碳聚合物、和鈰離子(專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3915846號公報

發明內容

發明要解決的問題

但是，對于以往的固體高分子電解質膜，制成膜電極接合體后，有時膜中的鈰離子會移動至催化劑層。移動至催化劑層的鈰離子有可能與催化劑層中的離子交換樹脂的離子交換基團發生離子交換。因此，對于具備以往的固體高分子電解質膜的膜電極接合體，有時初始的發電特性會降低。

另外，對于固體高分子電解質膜，為了能夠實現長期穩定的發電，要求對過氧化氫或過氧化物自由基的耐久性。

而且，對固體高分子電解質膜要求膜的破損等缺陷少。

本發明提供：能夠形成制成膜電極接合體時的初始的發電特性優異、并且耐久性優異、缺陷少的固體高分子電解質膜的液體組合物；制成膜電極接合體時的初始的發電特性優異、并且耐久性優異、缺陷少的固體高分子電解質膜；初始的發電特性優異、能夠實現長期穩定的發電的膜電極接合體及固體高分子型燃料電池。

用于解決問題的方案

本發明包括下述方案。

[1]一種液體組合物，其包含：液體介質、含磺酸基的氟碳聚合物、和難溶性鈰化合物，前述含磺酸基的氟碳聚合物的離子交換容量為1.36～2.50毫當量/g干燥樹脂，前述難溶性鈰化合物的平均粒徑為1nm～3000nm，前述難溶性鈰化合物中的鈰原子的總摩爾數相對于前述含磺酸基的氟碳聚合物所具有的磺酸基的總摩爾數的比例為0.001～0.3。[2]根據[1]所述的液體組合物，其中，前述難溶性鈰化合物為鈰氧化物。[3]根據[1]或[2]所述的液體組合物，其中，前述含磺酸基的氟碳聚合物具有下式u1所示的單元或下式u2所示的單元中的任一者或兩者。