[發(fā)明專利]固體高分子電解質(zhì)膜、膜電極接合體和固體高分子型燃料電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080017047.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113491024A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧山匠;平居丈嗣
• 申請（專利權(quán)）人: AGC株式會社
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01B1/06;H01B1/12;H01M8/10;H01M8/1039;C08F216/14;C08F234/02
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

提供一種能夠制造發(fā)電特性和氫氣利用效率優(yōu)異的固體高分子型燃料電池的固體高分子電解質(zhì)膜、以及使用其得到的膜電極接合體和固體高分子型燃料電池。本發(fā)明的固體高分子電解質(zhì)膜包含在溫度80℃且相對濕度10％的條件下的氫氣透過系數(shù)為2.4×10^?9cm³·cm/(s·cm²·cmHg)以下的高分子電解質(zhì)，且膜厚為7～20μm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體高分子電解質(zhì)膜、膜電極接合體和固體高分子型燃料電池。

背景技術(shù)

固體高分子型燃料電池例如具有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結(jié)構(gòu)。膜電極接合體包含：具有催化劑層的陽極和陰極、以及配置在陽極與陰極之間的固體高分子電解質(zhì)膜。固體高分子電解質(zhì)膜例如是將具有酸型磺酸基的聚合物制成膜狀而得到的。

專利文獻(xiàn)1的實(shí)施例中，作為具有酸型磺酸基的聚合物，公開了將使CF₂＝CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F與四氟乙烯共聚而得到的聚合物的用-SO₂F表示的基團(tuán)進(jìn)行酸型化而得到的全氟聚合物。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-216804號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

近年來，要求固體高分子型燃料電池的性能進(jìn)一步提高，具體而言，尋求發(fā)電特性和成為燃料的氫氣的利用效率優(yōu)異的固體高分子型燃料電池。

本發(fā)明人等對包含專利文獻(xiàn)1中記載的上述全氟聚合物作為電解質(zhì)的固體高分子電解質(zhì)膜進(jìn)行評價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)：固體高分子型燃料電池的發(fā)電特性和氫氣利用效率中的至少一者存在改善的余地。

本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況，其課題在于，提供能夠制造發(fā)電特性和氫氣利用效率優(yōu)異的固體高分子型燃料電池的固體高分子電解質(zhì)膜、以及使用其得到的膜電極接合體和固體高分子型燃料電池。

用于解決問題的方案

本發(fā)明人等針對上述課題進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如果使用包含氫氣透過系數(shù)為規(guī)定值以下的高分子電解質(zhì)且膜厚處于規(guī)定范圍內(nèi)的固體高分子電解質(zhì)膜，則能夠制造發(fā)電特性和氫氣利用效率優(yōu)異的固體高分子型燃料電池，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)：通過以下的構(gòu)成能夠解決上述課題。

[1]一種固體高分子電解質(zhì)膜，其特征在于，其包含高分子電解質(zhì)，所述高分子電解質(zhì)在溫度80℃和相對濕度10％的條件下的氫氣透過系數(shù)為2.4×10^-9cm³·cm/(s·cm²·cmHg)以下，

所述固體高分子電解質(zhì)膜的膜厚為7～20μm。

[2]根據(jù)[1]的固體高分子電解質(zhì)膜，其中，上述高分子電解質(zhì)為具有酸型磺酸基的全氟聚合物。

[3]根據(jù)[2]的固體高分子電解質(zhì)膜，其中，上述全氟聚合物包含全氟單體單元，上述全氟單體單元包含選自由全氟乙烯基醚單元和全氟烯丙基醚單元組成的組中的至少1種單元。

[4]根據(jù)[2]或[3]所述的固體高分子電解質(zhì)膜，其中，上述全氟聚合物實(shí)質(zhì)上不含選自由具有除氟原子之外的鹵素原子的單元、具有環(huán)結(jié)構(gòu)的單元和具有由共價(jià)鍵形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的單元組成的組中的至少1種單元。