[发明专利]质子传导膜和燃料电池

说明书

本发明涉及质子传导膜和燃料电池。提供一种质子传导膜，其即使在无水环境下也显示高的质子传导性。本发明提供一种质子传导膜，其包含交联聚合物和增塑剂，交联聚合物具有受质子基团，所述受质子基团为构成所述交联聚合物的重复单元的10摩尔％以上，增塑剂包含pKa为2.5以下的供质子化合物，且所述质子传导膜在50℃以上且120℃以下的温度范围内为粘弹性固体。

技术领域

本公开内容涉及质子传导膜和燃料电池。

背景技术

作为燃料电池用的电解质材料，已知一种质子传导膜。

例如在专利文献1中，公开了一种由全氟磺酸和/或全氟羧酸系树脂形成的质子传导膜，其利用包括以下的方法而制造：

第1工序，其中，将全氟磺酸的金属盐和/或全氟羧酸的金属盐溶解于含有高分子电解质前体的聚合物分散液中，所述高分子电解质前体利用碱水解和酸处理而发挥质子传导性，

第2工序，其中，从由第1工序获得的分散液制造出高分子电解质前体膜，

第3工序，其中，将由第2工序获得的高分子电解质前体膜进行碱水解和酸处理并且制成高分子电解质膜，和

第4工序，其中，将由第3工序获得的高分子电解质膜进行加热、干燥并且在高分子电解质膜中析出金属氧化物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-114020号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了使利用专利文献1的技术而获得的质子传导膜发挥质子传导性，水的存在是不可缺少的。因此，关于具备此质子传导膜的燃料电池，需要将工作温度限制为低于水的沸点。

本公开内容想要改善上述情形，其目的在于，提供一种质子传导膜，其即使在无水环境下也显示高的质子传导性。

用于解决课题的手段

实现上述目的的本公开内容，如以下那样。

方式1

一种质子传导膜，包含交联聚合物和增塑剂，

所述交联聚合物具有受质子基团，所述受质子基团为构成所述交联聚合物的重复单元的10摩尔％以上，

所述增塑剂包含pKa为2.5以下的供质子化合物，且

所述质子传导膜在50℃以上且120℃以下的温度范围内为粘弹性固体。

方式2

根据方式1所述的质子传导膜，其中，将所述交联聚合物和所述增塑剂的合计设为100质量份时，所述增塑剂的含量为60质量份以上且90质量份以下。

方式3

根据方式1或2所述的质子传导膜，其中，所述供质子化合物是选自硫酸和磷酸中的1种以上。

方式4

根据方式1～3中任一项所述的质子传导膜，其中，所述受质子基团是含氮杂环基。

方式5

根据方式1～4中任一项所述的质子传导膜，其中，所述质子传导膜的玻璃化转变温度为30℃以下。

方式6

根据方式1～5中任一项所述的质子传导膜，其中，所述交联聚合物是第1单体与第2单体的共聚物，所述第1单体是具有受质子基团的乙烯基系单体，所述第2单体是交联性乙烯基单体。

方式7