[发明专利]高分子电解质膜、膜-电极接合体及固体高分子型燃料电池

权利要求书

1.高分子电解质膜，其是含有高分子电解质、并具有第1面和第2面的高分子电解质膜，其特征在于，

对于该高分子电解质膜，在将所述第1面暴露于温度为85℃、相对湿度为20%的加湿环境下、并将所述第2面暴露于温度为85℃、相对湿度为0%的无加湿环境下的状态下测定的从该第1面向该第2面的水蒸汽透过系数为7.0×10^－10mol/sec/cm以上，温度为80℃、相对湿度为90%时的断裂应力为20MPa以上。

2.高分子电解质膜，其是含有高分子电解质、并具有第1面和第2面的高分子电解质膜，其特征在于，

对于该高分子电解质膜，在将所述第1面暴露于温度为85℃、相对湿度为20%的加湿环境下、并将所述第2面暴露于温度为85℃、相对湿度为0%的无加湿环境下的状态下测定的从该第1面向该第2面的水蒸汽透过系数为7.0×10^－10mol/sec/cm以上，从该第1面向该第2面的氧透过系数为1.0×10^－9cc?cm/cm²?sec?cmHg以下。

3.根据权利要求1或2所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质的离子交换容量为3.0meq/g以上。

4.根据权利要求3所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质膜的厚度为10μm～40μm。

5.根据权利要求1或2所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质膜的厚度为3μm～12μm。

6.根据权利要求5所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质的离子交换容量为2.0meq/g～3.0meq/g。

7.高分子电解质膜，其是含有高分子电解质、并具有第1面和第2面的高分子电解质膜，其特征在于，

对于该高分子电解质膜，在将所述第1面暴露于温度为85℃、相对湿度为20%的加湿环境下、并将所述第2面暴露于温度为85℃、相对湿度为0%的无加湿环境下的状态下测定的从该第1面向该第2面的水蒸汽透过率为1.0×10^－6mol/sec/cm²以上，从该第1面向该第2面的氧透过率为5.0×10⁴cc/m²?24h?atm以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质为烃系高分子电解质。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质为芳香族系高分子电解质。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述高分子电解质具有具有离子交换基的链段和实质上不具有离子交换基的链段，该具有离子交换基的链段具有下述式(1a)、(2a)、(3a)或(4a)所示的结构，

式中，Ar¹～Ar⁹彼此独立地表示主链具有芳香族环、进而可以具有带有芳香族环的侧链的芳香族基；该主链的芳香族环或侧链的芳香族环中的至少1个具有与该芳香族环直接键合的离子交换基，

Z，Z’彼此独立地表示CO、SO₂的任一者，X、X’、X”彼此独立地表示O、S的任一者；Y表示直接键合或下述通式(10)所示的基团；p表示0、1或2，q、r彼此独立地表示1、2或3，

式中，R¹和R²彼此独立地表示氢原子、可以具有取代基的碳原子数为1～20的烷基、可以具有取代基的碳原子数为1～20的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数为6～20的芳基、可以具有取代基的碳原子数为6～20的芳氧基或可以具有取代基的碳原子数为2～20的酰基，R¹与R²可以连接而形成环。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的高分子电解质膜，其特征在于，所述Ar¹～Ar⁹分别在构成主链的芳香族基上具有至少1个离子交换基。