[发明专利]电解质材料、包含其的液体组合物及其用途

说明书

提供氢气透过性低、并且耐热水性优异的电解质材料。一种电解质材料，其含有以特定的比例具有式u1所示的单元和基于氯三氟乙烯的单元的聚合物。Q¹¹：任选具有醚性氧原子的全氟亚烷基，Q¹²：单键或任选具有醚性氧原子的全氟亚烷基，Y¹：氟原子等，s：0或1，R^f1：任选具有醚性氧原子的全氟烷基，X¹：氧原子等，a：X¹为氧原子的情况下为0，Z⁺：H⁺等。

技术领域

本发明涉及电解质材料、包含电解质材料的液体组合物及固体高分子电解质膜、具备固体高分子电解质膜的膜电极接合体、具备膜电极接合体的固体高分子型燃料电池、以及电解质材料的前体。

背景技术

固体高分子型燃料电池例如具有在2个分隔件间夹持膜电极接合体而形成单电池，并将多个单电池堆叠而成的结构。膜电极接合体具备：具有催化剂层的阳极及阴极、和配置于阳极与阴极之间的固体高分子电解质膜。固体高分子电解质膜是将包含具有离子交换基团的含氟聚合物的电解质材料制成膜状而得到的。

固体高分子型燃料电池中的反应用下式表示。

阳极：H₂→2H⁺+2e^-

阴极：2H⁺+1/2O₂+2e^-→H₂O

因此，固体高分子电解质膜要求传导质子，但要求氢气不会透过。

作为氢气透过性低、具有离子交换基团的含氟聚合物，专利文献1中提出了包含基于CF₂＝CClY(其中，Y为氟原子或氯原子。)的单元、和基于CF₂＝CF-O(CF₂CF(CF₃)O)_m-(CF₂)_nSO₂X(其中，m为0或1，n为0～10的整数，X为卤素原子或-O^-M⁺，M⁺为H⁺、NH₄⁺、K⁺、Li⁺或Na⁺。)的单元的氟化离子交换聚合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/069360号

发明内容

发明要解决的问题

但是，属于CF₂＝CClY的氯三氟乙烯由于具有链转移性，因此具有基于氯三氟乙烯的单元的含氟聚合物难以提高分子量。

对于固体高分子型燃料电池，在进行发电时，固体高分子电解质膜暴露于高温高湿的条件，因此对固体高分子电解质膜要求耐热水性。但是，具有基于氯三氟乙烯的单元的含氟聚合物由于分子量低，因此耐热水性不充分。

本发明提供氢气透过性低、并且耐热水性优异的电解质材料；能够形成氢气透过性低、并且耐热水性优异的膜的液体组合物；氢气透过性低、并且耐热水性优异的固体高分子电解质膜；具备氢气透过性低、并且耐热水性优异的固体高分子电解质膜的膜电极接合体及固体高分子型燃料电池；以及能够得到氢气透过性低、并且耐热水性优异的电解质材料的前体。

用于解决问题的方案

本发明具有下述方式。