本公开的电解质膜具有相A和相B，所述相A构成基质相。相B从电解质膜的第1主面至第1主面的相反侧的第2主面连续地存在。相B包含具有主链和接枝链的接枝聚合物。接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。主链优选不具备具有阴离子交换能力的官能团。本公开的电解质膜即使在发生了由过氧化物引起的分解反应的情况下也能够更可靠地保持作为隔膜的功能。
Electrolyte membrane and its manufacturing method, and membrane-electrode assembly for fuel cell with electrolyte membrane
The electrolyte membrane disclosed in this disclosure has phase A and phase B, and the phase A constitutes a matrix phase. Phase B continuously exists from the first main surfaces of the electrolyte membrane to the second main faces of the opposite side of the first main surface. Phase B contains graft polymers with backbone chains and graft chains. The graft chain has functional groups with anion exchange capacity. The main chain is preferably not functional group with anion exchange capacity. The electrolyte membrane of the present disclosure can be more reliably maintained as a diaphragm even in the case of a peroxide-induced decomposition reaction.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解质膜及其制造方法、以及具备电解质膜的燃料电池用膜-电极组件
本专利技术涉及电解质膜及其制造方法、以及具备电解质膜的燃料电池用膜-电极组件。
技术介绍
固体聚合物型燃料电池具有能够在接近常温的温度范围内驱动这样的优点，因而被期待着在广泛的领域中的使用。其中，对于阴离子交换型燃料电池而言，由于可以不必使用铂作为催化剂，因而可以实现低成本化，此外，由于可以使用液体燃料，因而可以实现小型化。阴离子交换型燃料电池在阳极与阴极之间具有隔膜，并且使用阴离子交换型电解质膜作为隔膜。阴离子交换型电解质膜具有季铵基等具有阴离子交换能力的官能团。作为制造阴离子交换型电解质膜的方法之一，存在如下方法：将作为电解质聚合物的阴离子交换树脂填充于由聚烯烃树脂等构成的微孔高分子基材的孔中(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2010/055889号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题对于阴离子交换型燃料电池而言，在阳极侧发生燃料的氧化反应，在阴极侧发生氧气的还原反应。除了该氧化还原反应以外，有时还会发生副反应，有时会由于副反应而产生过氧化物。由于该过氧化物、由过氧化物产生的自由基(以下，统称为过氧化物)，电解质膜中所含的具备具有阴离子交换能力的官能团的部分受到攻击而发生分解，其结果是，有时电解质膜劣化。对于在微孔高分子基材的孔中填充有电解质聚合物的专利文献1的电解质膜而言，认为在过氧化物将电解质聚合物分解的情况下，在电解质膜中产生空孔。这样的电解质膜有可能无法充分实现作为燃料电池中的隔膜的功能。本专利技术的目的在于提供一种即使在发生了由过氧化物引起的分解反应的情况下也能够更可靠地保持作为隔膜的功能的电解质膜。本专利技术的另一个目的在于提供一种适合于制造该电解质膜的制造方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种使用了该电解质膜的膜-电极组件(MEA)。用于解决问题的手段本专利技术提供一种电解质膜，其为具有相A和相B的电解质膜，所述相A构成基质相，其中，所述相B从所述电解质膜的第1主面至所述第1主面的相反侧的第2主面连续地存在，所述相B包含具有主链和接枝链的接枝聚合物，所述接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。在另一方面，本专利技术提供一种具备本专利技术的电解质膜的燃料电池用MEA。在又一方面，本专利技术提供一种电解质膜的制造方法，其为制造本专利技术的电解质膜的方法，其包含以下工序：对具有构成基质相的相A、以及包含聚合物的相B’的膜(I)进行辐射照射的工序，以及向所述相B’中所含的所述聚合物中以该聚合物为主链引入接枝链，从而形成具有所述主链和所述接枝链的接枝聚合物的工序；所述接枝链为包含乙烯基和提供阴离子交换能力的官能团的可聚合单体的聚合链。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种电解质膜，其即使在发生了由过氧化物引起的分解反应的情况下也能够更可靠地保持作为隔膜的功能，例如可以抑制燃料与氧化剂(典型例为氧气和空气)的直接混合。另外，根据本专利技术，可以提供一种利用了该电解质膜的特性的MEA。此外，根据本专利技术，可以提供一种适合于制造该电解质膜的制造方法。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的MEA的一个例子的剖视图。图1是示意性地表示具备本专利技术的MEA的燃料电池的一个例子的剖视图。具体实施方式本公开的第1方式提供一种电解质膜，其为具有相A和相B的电解质膜，所述相A构成基质相，其中，所述相B从所述电解质膜的第1主面至所述第1主面的相反侧的第2主面连续地存在，所述相B包含具有主链和接枝链的接枝聚合物，所述接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。本公开的第2方式提供一种电解质膜，其中，在第1方式的基础上，所述基质相为多孔膜的形状，所述相B为填充于所述多孔膜的孔中的形状。本专利技术的第3方式提供一种电解质膜，其中，在第1方式或第2方式的基础上，所述接枝聚合物的所述主链不具备具有阴离子交换能力的官能团。本专利技术的第4方式提供一种电解质膜，其中，在第1方式至第3方式中的任一个方式的基础上，所述接枝聚合物的所述主链包含极性基团。本专利技术的第5方式提供一种电解质膜，其中，在第4方式的基础上，所述极性基团为选自由羟基、羧基、酯基、醚基、酰胺基和氨基构成的组中的至少1种。本专利技术的第6方式提供一种电解质膜，其中，在第1方式至第5方式中的任一个方式的基础上，所述接枝链具有包含环状季铵盐的结构单元。本专利技术的第7方式提供一种电解质膜，其中，在第6方式的基础上，所述包含环状季铵盐的结构单元为由以下的式(1)表示的结构单元。此处，R1～R4相互独立地为氢原子或碳原子数1～8的烷基，X1-为卤离子、氢氧根离子、或者有机酸的阴离子或无机酸的阴离子。本专利技术的第8方式提供一种燃料电池用膜-电极组件，其具备第1方式至第7方式中的任一个方式的电解质膜。本专利技术的第9方式提供一种电解质膜的制造方法，其为制造第1方式至第7方式中的任一个方式的电解质膜的方法，其包含以下工序：对具有构成基质相的相A、以及包含聚合物的相B’的膜(I)进行辐射照射的工序，以及向所述相B’中所含的所述聚合物中以该聚合物为主链引入接枝链，从而形成具有所述主链和所述接枝链的接枝聚合物的工序；所述接枝链为包含乙烯基和提供阴离子交换能力的官能团的可聚合单体的聚合链。本专利技术的第10方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第9方式的基础上，还包含以下工序：将构成所述相B’的所述聚合物填充于构成所述相A的多孔膜的孔中从而形成所述膜(I)的工序。本专利技术的第11方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第9方式或第10方式的基础上，所述主链不具有提供阴离子交换能力的官能团。本专利技术的第12方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第9方式至第11方式中的任一个方式的基础上，所述主链包含极性基团。本专利技术的第13方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第12方式的基础上，所述极性基团为选自由羟基、羧基、酯基、醚基、酰胺基和氨基构成的组中的至少1种。本专利技术的第14方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第9方式至第13方式中的任一个方式的基础上，所述接枝链具有包含环状季铵盐的结构单元。本专利技术的第15方式提供一种电解质膜的制造方法，其中，在第14方式的基础上，所述包含环状季铵盐的结构单元为由以下的式(1)表示的结构单元。此处，R1～R4相互独立地为氢原子或碳原子数1～8的烷基，X1-为卤离子、氢氧根离子、或者有机酸的阴离子或无机酸的阴离子。以下是例示本专利技术的实施方式的说明。本专利技术不限于以下所示的实施方式。本实施方式的电解质膜(阴离子交换型电解质膜)具有相A和相B，所述相A构成基质相。相B包含具有主链以及与主链键合的接枝链的接枝聚合物。接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。相B从电解质膜的第1主面至第1主面的相反侧的第2主面连续地存在。相B为在电解质膜中与相A不同的相，相A与相B可以处于例如相分离的状态。相B为从电解质膜的第1主面至第2主面连续地存在的连续相。但是，不需要属于相B的全部区域是从电解质膜的第1主面至第2主面连续地存在的“连续区域”。相B例如也可以包含孤立的区域和/或一个端部与连续区域连接、且另一个端部是封闭端(盲端)的区域。包含具备具有阴离子交换能力的官能团的上述接枝聚合物的相B为在电解质膜的第1主面与第2主面之间传导阴离子的传导相。季铵基等具有阴离子交换能力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解质膜，其为具有相A和相B的电解质膜，所述相A构成基质相，其中，所述相B从所述电解质膜的第1主面至所述第1主面的相反侧的第2主面连续地存在，所述相B包含具有主链和接枝链的接枝聚合物，所述接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.11 JP 2015-2422811.一种电解质膜，其为具有相A和相B的电解质膜，所述相A构成基质相，其中，所述相B从所述电解质膜的第1主面至所述第1主面的相反侧的第2主面连续地存在，所述相B包含具有主链和接枝链的接枝聚合物，所述接枝链具备具有阴离子交换能力的官能团。2.如权利要求1所述的电解质膜，其中，所述基质相为多孔膜的形状，所述相B为填充于所述多孔膜的孔中的形状。3.如权利要求1所述的电解质膜，其中，所述接枝聚合物的所述主链不具备具有阴离子交换能力的官能团。4.如权利要求1所述的电解质膜，其中，所述接枝聚合物的所述主链包含极性基团。5.如权利要求4所述的电解质膜，其中，所述极性基团为选自由羟基、羧基、酯基、醚基、酰胺基和氨基构成的组中的至少1种。6.如权利要求1所述的电解质膜，其中，所述接枝链具有包含环状季铵盐的结构单元。7.如权利要求6所述的电解质膜，其中，所述包含环状季铵盐的结构单元为由以下的式(1)表示的结构单元，此处，R1～R4相互独立地为氢原子或碳原子数1～8的烷基，X1-为卤离子、氢氧根离子、或者有机酸的阴离子或无机酸的阴离子，8.一种燃料电池用膜-电极组件，其具备权利要求1～7中任一项所述的电解质膜。9.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：山本瑞木，松田康壮，仲野武史，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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