[发明专利]全氟聚合物、液体组合物、固体高分子电解质膜、膜电极接合体及固体高分子型水电解装置

说明书

提供能够制造高温环境下的机械强度优异的电解质膜的全氟聚合物、以及使用其得到的液体组合物、固体高分子电解质膜、膜电极接合体及固体高分子型水电解装置。本发明的全氟聚合物包含全氟单体单元且实质上不含具有氟原子以外的卤素原子的单元、实质上不含具有环结构的单元，所述全氟聚合物具有酸型的磺酸基，全氟单体单元包含选自由全氟乙烯基醚单元及全氟烯丙基醚单元组成的组中的至少1种单元A，所述全氟聚合物的离子交换容量为0.9～1.4毫当量/克干燥树脂，所述全氟聚合物的120℃下的储能模量为100MPa以上。

技术领域

本发明涉及全氟聚合物、液体组合物、固体高分子电解质膜、膜电极接合体及固体高分子型水电解装置。

背景技术

膜电极接合体中包含的固体高分子电解质膜例如是使具有酸型的磺酸基的聚合物为膜状而得到的。作为这样的具有酸型的磺酸基的聚合物，专利文献1的实施例中公开了具有-[CF₂-CF(OCF₂CF₂SO₃H)]-所示的单元的全氟聚合物。

包含固体高分子电解质膜的膜电极接合体可以应用于各种用途，例如，除了专利文献1中记载的固体高分子型燃料电池以外，还可以应用于专利文献2中记载的固体高分子型水电解装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-082749号公报

专利文献2：日本特开平11-021687号公报

发明内容

发明要解决的问题

从电转气、即将剩余的电力转化为气体并储藏·利用的观点出发，正在研究固体高分子型水电解的利用。运转温度的高温化对固体高分子型水电解的能量转换效率提高是有效的。另外从通过电转气生成的氢的有效利用的观点出发，要求将由固体高分子型水电解装置生成的氢高压化。根据这些要求，需要即使在100℃以上的高温高压下也能运转的水电解装置及能够实现其的构件。专利文献2中记载的固体高分子型水电解装置中使用的膜电极接合体与固体高分子型燃料电池中使用的膜电极接合体相比，有时对划分为阳极室和阴极室的膜电极接合体施加大的压力。另外如上所述，水电解装置有时使用经加热的水来进行运转。因此，对膜电极接合体要求即使在高温环境下也优异的机械强度。

本发明人等对使用专利文献1中记载的具有上述单元的全氟聚合物得到的电解质膜进行了评价，结果发现高温环境下的机械强度有改善的余地。

本发明鉴于上述实际情况，课题在于，提供能够制造高温环境下的机械强度优异的电解质膜的全氟聚合物、以及使用其得到的液体组合物、固体高分子电解质膜、膜电极接合体及固体高分子型水电解装置。

用于解决问题的方案

本发明人等对上述课题进行了深入研究，结果发现，使用下述全氟聚合物时，能够制造高温环境下的机械强度优异的电解质膜，从而完成了本发明，所述全氟聚合物包含规定的重复单元，离子交换容量位于规定范围内，且120℃下的储能模量为100MPa以上。

即，本发明人等发现，通过以下的构成能够解决上述课题。

[1]一种全氟聚合物，其特征在于，包含全氟单体单元且实质上不含具有氟原子以外的卤素原子的单元、实质上不含具有环结构的单元，所述全氟聚合物具有酸型的磺酸基，上述全氟单体单元包含选自由全氟乙烯基醚单元及全氟烯丙基醚单元组成的组中的至少1种单元A，所述全氟聚合物的离子交换容量为0.9～1.4毫当量/克干燥树脂，所述全氟聚合物的120℃下的储能模量为100MPa以上。

[2]根据[1]所述的全氟聚合物，其在温度80℃及相对湿度10％的条件下的氢气透过系数为2.7×10^-9cm³·cm/(s·cm²·cmHg)以下。