[发明专利]高分子电解质膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子电解质膜的制造方法。

背景技术

近年来，在能量效率和环保性上优异的新型发电技术受到关注，其中， 使用高分子固体电解质膜的固体高分子型燃料电池具有能量密度高、且与 其他方式的燃料电池相比工作温度低而易起动、停止等特性，因此作为电 动汽车和分散发电等的电源装置用途的开发不断推进。

高分子固体电解质膜通常使用质子传导性的离子交换膜。高分子固体 电解质膜除了具有质子传导性以外，还必须有防止燃料氢等透过的燃料透 过抑止性和机械强度等特性。已知电解质膜的厚度不均和皱褶、凹凸是影 响这些特性的重要因素。

迄今为止，作为消除皱褶和凹凸的方法，已报告的有对膜施加张力后 干燥的方法(例如专利文献1)，但该方法有在固定部分周边与距离固定部 分最远的部分的厚度不均的问题。此外，还有只在干燥时固定无法充分消 除在之前工序中产生的皱褶和凹凸的问题。特别是通过将高分子电解质的 溶剂溶液流延于支撑体上后脱溶剂而制膜、即所谓的溶液制膜来制造的高 分子固体电解质膜，不仅要求膜形状稳定化，还要求提高膜的形态稳定性、 膜特性的稳定性等。

专利文献1：日本专利特开2003-192805公报

发明内容

本发明是以上述现有技术的技术问题为背景而完成的发明。即，本发 明的目的在于提供不易产生厚度不均和皱褶、凹凸的稳定的制膜法且能提 高膜的形态稳定性、膜特性的稳定性等的高分子电解质膜的制造方法。

本发明者进行了潜心研究，结果发现：利用下述方法能解决上述技术 问题，从而完成了本申请的第1发明。

即，本申请的第1发明的构成如下。

高分子电解质膜的制造方法，其特征在于，包括：膜形成工序(A)， 使含离子性基团的高分子电解质的膜状物形成于支撑体上；酸处理工序 (B)，使所述膜与含无机酸的酸性液接触从而将离子性基团转变为酸型； 酸除去工序(C)，除去所述酸处理膜中的游离的酸；以及干燥工序(D)， 将所述酸除去膜干燥，其中，在不将膜从支撑体剥离的情况下实施所述 (B)～(D)的工序。

根据[1]所述的高分子电解质膜的制造方法，其中，膜形成工序(A) 包括：流延工序(A₁)，将含离子性基团的高分子电解质的溶剂溶液流延 于支撑体上形成流延膜；干燥工序(A₂)，将所述流延膜干燥；以及脱溶 剂工序(A₃)，将所述干燥膜用与所述含离子性基团的高分子电解质的溶 剂混合的液体脱溶剂，其中，在不将膜从支撑体剥离的情况下实施工序 (A₂)和工序(A₃)。

根据[2]所述的高分子电解质膜的制造方法，其中，在干燥工序(A₂) 中，进行干燥直至流延膜形成自支撑性膜。

根据[2]所述的高分子电解质膜的制造方法，其中，支撑体为聚对苯 二甲酸乙二醇酯薄膜。

根据[1]～[4]中任一项所述的高分子电解质膜的制造方法，其中， 含离子性基团高分子电解质具有通式1表示的重复单元。

(通式1)

[在通式1中，X表示-S(＝O)₂-基或-C(＝O)-基，Y表示H或1价 的阳离子，Z¹表示O原子或S原子中的任一种，Z²表示O原子、S原子、 -C(CH₃)₂-基、-C(CF₃)₂-基、-CH₂-基、环己基、直接键合中的任一种， n1表示1以上的整数。]

在本申请的第2发明中，本发明人等进行了潜心研究，结果发现：利 用以下方法能解决上述技术问题，从而完成了本发明。

即，本发明的构成如下。