复合电解质膜制造技术

本申请涉及复合电解质膜。本发明专利技术的目的在于，提供耐药品性优异、即使在作为电化学式氢泵和水电解装置的运转条件的高湿度、高压条件下也能够保持充分的机械强度的复合电解质膜。为了实现上述目的的本发明专利技术的复合电解质膜具有将网眼织物和高分子电解质复合化而成的复合层，所述网眼织物包含液晶聚酯纤维或聚苯硫醚纤维，且满足以下的(1)和(2)，(1)纱厚(μm)/纤维直径(μm)<2.0，(2)开孔(μm)/纤维直径(μm)>1.0。(μm)>1.0。

【技术实现步骤摘要】
复合电解质膜
[0001]本申请是申请日为2019年3月25日、专利技术名称为“复合电解质膜”的中国专利技术专利申请No.201980020302.6(PCT申请号为PCT/JP2019/012456)的分案申请。


[0002]本专利技术涉及复合电解质膜。

技术介绍

[0003]近年来，作为下一代的能量的储存
·
输送手段，氢能受到关注。关于氢，通过用作燃料电池的燃料，从而能够以在理论上比使用热机的发电高的能量效率转换为电力，且没有有害排出物，因此能够成为高效的清洁能源。
[0004]氢是二次能量，有各种各样的制作方法。如果使用由可再生能量产生的剩余电力对水进行电解，则能够在不排出二氧化碳的情况下将电力转换为氢能。基于水的电解的氢制造方式存在碱水电解和固体高分子电解质膜(PEM)型水电解。PEM型水电解具有下述特长：能够在高电流密度下运转，能够灵活地应对可再生能量的输出变动。
[0005]另外，氢根据储存方式的不同，可以利用油罐车或油轮来搬运，因此在需要时可以供给到需求大的地区，在这一点上，相对于电力储存具有很大的优点。氢的储存方式可列举出压缩氢、液态氢、向合金中的氢吸藏等。其中，特别是从作为气体燃料而能够立即使用的方面、能量效率的方面考虑，对压缩氢的需求正在提高。
[0006]作为压缩氢的制造方式，以往使用了容积式压缩机，但是近年来，电化学式氢泵受到关注。电化学式氢泵是通过使电流在带催化剂层的固体高分子型电解质膜中流通而以电化学方式压缩氢的氢压缩机。与容积式压缩机相比，具有下述特长：能量效率、静音性较高，且紧凑，另外，还可以进行氢提纯。
[0007]作为这样的电化学式氢泵或水电解装置中使用的电解质膜，非专利文献1中报告过使用作为氟系高分子电解质膜的代表的美国Dupont公司制的“Nafion(注册商标)”的例子。另外，专利文献1中报告过使用烃系电解质膜的例子。专利文献2中报告过将由聚乙烯纤维或聚醚醚酮纤维构成的纤维布帛用作增强材料的电解质膜。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2016
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216826号公报
[0011]专利文献2：日本特开2005
‑
108662号公报
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献1：“氢能国际期刊”(International Journal of Hydrogen Energy),38(2013)4901
‑
4934

技术实现思路

[0014]专利技术所要解决的课题
[0015]但是，非专利文献1和专利文献1中使用的、不具有增强材料的氟系电解质膜和烃系电解质膜伴随着含水率的上升，机械强度大幅下降。因此，作为在高湿度、高压条件下运转的电化学式氢泵、在热水条件下运转的水电解装置的电解质膜而言，机械强度不充分。
[0016]因此，作为电化学式氢泵或水电解装置中使用的电解质膜，专利文献2中使用的将纤维布帛作为增强材料的复合电解质膜成为候补。但是，以往的复合电解质膜在用于电化学式氢泵或水电解装置时的高湿度、高压条件下无法保持充分的机械强度。
[0017]本专利技术的目的在于，提供耐药品性优异、即使在作为电化学式氢泵、水电解装置的运转条件的高湿度、高压条件下也能够保持充分的机械强度的复合电解质膜。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]前述本专利技术的目的可通过以下手段来实现。
[0020]<1>、复合电解质膜，其具有将网眼织物和高分子电解质复合化而成的复合层，
[0021]所述网眼织物包含液晶聚酯纤维或聚苯硫醚纤维，且满足以下的(1)和(2)，
[0022](1)纱厚(μm)/纤维直径(μm)<2.0
[0023](2)开孔(μm)/纤维直径(μm)>1.0。
[0024]<2>、根据<1>所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物包含液晶聚酯纤维，所述液晶聚酯纤维包含液晶聚酯单成分。
[0025]<3>、根据<1>或<2>所述的复合电解质膜，其中，所述液晶聚酯纤维包含全芳香族聚酯。
[0026]<4>、根据<3>所述的复合电解质膜，其中，所述全芳香族聚酯是包含下述结构单元(I)、(II)、(III)、(IV)和(V)的液晶聚酯，
[0027][化学式1][0028][0029]<5>、根据<1>～<4>中任一项所述的复合电解质膜，其中，构成所述网眼织物的纤维的纤维直径为50μm以下。
[0030]<6>、根据<1>～<5>中任一项所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物的开孔为30μm以上。
[0031]<7>、根据<1>～<6>中任一项所述的复合电解质膜，其中，网眼织物的开孔区域为30％以上。
[0032]<8>、根据<1>～<7>中任一项所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物的透过体积为10cc/m2以上。
[0033]<9>、根据<1>～<8>中任一项所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物的纱厚为50μm以下。
[0034]<10>、根据<1>～<9>中任一项所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物的熔化热ΔHm1为6.0J/g以下。
[0035]<11>、根据<1>～<10>中任一项所述的复合电解质膜，其中，所述高分子电解质为烃系高分子电解质。
[0036]<12>、带催化剂层的电解质膜，其在<1>～<11>中任一项所述的复合电解质膜的两侧具有催化剂层。
[0037]<13>、膜电极复合体，其包含<1>～<11>中任一项所述的复合电解质膜。
[0038]<14>、电化学式氢泵，其是使用<1>～&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复合电解质膜，其具有将网眼织物和高分子电解质复合化而成的1层复合层，所述网眼织物包含液晶聚酯纤维或聚苯硫醚纤维，且满足以下的(1)和(2)，(1)纱厚(μm)/纤维直径(μm)<2.0(2)开孔(μm)/纤维直径(μm)>1.0，所述液晶聚酯纤维包含液晶聚酯单成分。2.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其中，所述高分子电解质具有质子传导性。3.根据权利要求1或2所述的复合电解质膜，其中，聚苯硫醚纤维由包含70mol％以上的p
‑
苯硫醚单元的共聚物形成。4.根据权利要求1或2所述的复合电解质膜，其中，所述液晶聚酯纤维包含全芳香族聚酯。5.根据权利要求1或2所述的复合电解质膜，其中，构成所述网眼织物的纤维的纤维直径为50μm以下。6.根据权利要求1或2所述的复合电解质膜，其中，所述网眼织物的开孔为30μm以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：南林健太，船津义嗣，崎山庸子，尾形大辅，出原大辅，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：