[发明专利]膜电极接合体、水电解装置

说明书

提供一种强度优异且在应用于水电解装置时能够降低电解电压的膜电极接合体和水电解装置。本发明的膜电极接合体包含：具有催化剂层的阳极、具有催化剂层的阴极、以及配置在阳极与阴极之间的固体高分子电解质膜，所述膜电极接合体用于水电解装置，固体高分子电解质膜包含织布和具有离子交换基团的含氟聚合物，织布的开口率为50％以上，构成织布的经纱的旦尼尔数和纬纱的旦尼尔数各自独立地为2以上，将固体高分子电解质膜的膜厚设为Yμm、并将含氟聚合物的离子交换容量设为X毫当量/克干燥树脂时，满足Y≤240X‑170的关系。

技术领域

本发明涉及膜电极接合体和水电解装置。

背景技术

包含固体高分子电解质膜的膜电极接合体可应用于各种用途，并进行了各种研究。例如，膜电极接合体被应用于固体高分子型水电解装置(专利文献1)、固体高分子型燃料电池(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-021687号公报

专利文献2：日本特开2005-78895号公报

发明内容

发明要解决的问题

与专利文献2所记载的固体高分子形燃料电池中使用的膜电极接合体相比，专利文献1所记载的水电解装置中使用的膜电极接合体有时对分隔为阳极室和阴极室的膜电极接合体造成大的压力。因此，对膜电极接合体要求优异的强度。

此外，为了抑制耗电量、以更低成本获得目标产物，要求固体高分子电解质膜自身的电阻低。固体高分子电解质膜自身的电阻低是指电解电压变小。

本发明鉴于上述情况，其课题在于，提供强度优异且在应用于水电解装置时能够降低电解电压的膜电极接合体和水电解装置。

用于解决问题的方案

本发明人针对上述课题进行了深入研究，结果发现：对于包含固体高分子电解质膜的膜电极接合体而言，如果固体高分子电解质膜包含含氟聚合物和由规定旦尼尔数的纱构成的具有规定开口率的织布，且含氟聚合物的离子交换容量与固体高分子电解质膜的膜厚满足规定关系，则能够获得期望的效果，从而完成了本发明。

即，本发明人发现：通过以下的构成能够解决上述课题。

[1]一种膜电极接合体，其包含：具有催化剂层的阳极、具有催化剂层的阴极、以及配置在前述阳极与前述阴极之间的固体高分子电解质膜，所述膜电极接合体用于水电解装置，

前述固体高分子电解质膜包含织布和具有离子交换基团的含氟聚合物，

前述织布的开口率为50％以上，

构成前述织布的经纱的旦尼尔数和纬纱的旦尼尔数各自独立地为2以上，

将前述固体高分子电解质膜的膜厚设为Yμm、并将前述含氟聚合物的离子交换容量设为X毫当量/克干燥树脂时，满足Y≤240X-170的关系。

[2]根据[1]所述的膜电极接合体，其中，前述织布的开口率为60％以上且80％以下。

[3]根据[1]或[2]所述的膜电极接合体，其中，构成前述织布的经纱的旦尼尔数和纬纱的旦尼尔数各自独立地为15以上且50以下。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的膜电极接合体，其中，前述固体高分子电解质膜的膜厚Y为20μm以上且150μm以下。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的膜电极接合体，其中，前述含氟聚合物的离子交换容量X为0.9～2.5毫当量/克干燥树脂。