[发明专利]高分子电解质组合物以及使用其的高分子电解质膜、膜电极复合体及固体高分子型燃料电池

摘要

本发明的课题在于，提供一种具有能够耐受燃料电池运转中的强氧化气氛的优异化学稳定性、而且能够达成低加湿条件下的优异质子传导性、优异机械强度和物理耐久性的、实用性优异的高分子电解质组合物、以及使用其的高分子电解质膜、膜电极复合体及固体高分子型燃料电池。本发明的解决手段如下，本发明的高分子电解质组合物至少含有含离子性基团的聚合物(A)、有机磷系添加剂(C)、以及含氮芳香杂环系添加剂(D)，其特征在于，含氮芳香杂环系添加剂(D)在分子内至少含有3个以上的含氮芳香杂环。另外，本发明的高分子电解质膜、带催化剂层的电解质膜、膜电极复合体、及固体高分子型燃料电池的特征在于，使用上述高分子电解质组合物而构成。

主权项

1.一种高分子电解质组合物，其特征在于，其至少含有含离子性基团的聚合物(A)、有机磷系添加剂(C)、以及含氮芳香杂环系添加剂(D)，含氮芳香杂环系添加剂(D)是分子内至少含有3个以上含氮芳香杂环的含氮芳香杂环系化合物，所述含氮芳香杂环系添加剂(D)由下述通式(D1)或(D2)表示，[化学式14]R₁表示通式C_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烃基、氨基、硫醚基、酮基、磺酰基、磺酸基、醚基，Q₁表示选自上述通式(d1)～(d6)中的至少一个取代基；n₁表示与n₃～n₈之积为3以上的正整数；E₁－E₂₅分别独立地表示C－H、N－H、N，作为同一芳香环的构成原子的E₁～E₆、E₇～E₁₀、E₁₁～E₁₄、E₁₅－E₁₉、E₂₀～E₂₂、E₂₃～E₂₅各自中，至少一个表示N－H或N；Ar₁～Ar₄表示任意的芳香族基团；通式(d1)～(d6)中，含有E₁～E₂₅的含氮芳香杂环及/或Ar₁～Ar₄表示的芳香族基团具有选自通式C_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烃基、通式OC_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烷氧基、卤原子、羧基、羧酸酯基、磺酸基、硫酸酯基、羟基、氨基、氰基、硝基中的至少一个取代基；＊表示1价以上的结合部位，W₁～W₆表示酮基、磺酸基、直接键合、氨基、硫醚基、亚砜基、醚基或任意的有机基团；2价以上的W₁～W₆可以与R₁任意地键合形成环结构；通式C_mH_n及OC_mH_n中，m及n为整数，[化学式15]R₂表示通式C_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烃基、氨基、硫醚基、酮基、磺酰基、磺酸基、醚基、直接键合，Q₂表示选自上述通式(d7)～(d18)中的至少一个取代基；n₂表示与n₉～n₂₀之积为3以上的正整数；E₁－E₂₅分别独立地表示C－H、N－H、N，作为构成同一芳香环的原子的、E₁～E₆、E₇～E₁₀、E₁₁～E₁₄、E₁₅－E₁₉、E₂₀～E₂₂、E₂₃～E₂₅的各自中，至少一个表示N－H或N；Ar₁～Ar₄表示任意的芳香族基团；通式(d7)～(d18)中，含有E₁～E₂₅的含氮芳香杂环及/或Ar₁～Ar₄表示的芳香族基团具有选自通式C_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烃基、通式OC_mH_n表示的直链、环状、或者具有支链结构的烷氧基、卤原子、羧基、羧酸酯基、磺酸基、硫酸酯基、羟基、氨基、氰基、硝基中的至少一个取代基；通式(d7)～(d12)中的＊表示1价以上的结合部位，通式(d13)～(d18)中的＊＊表示2价以上的结合部位；W₇～W₁₈表示酮基、磺酸基、直接键合、氨基、硫醚基、亚砜基、醚基或任意的有机基团，W₁₉～W₂₄表示氨基或任意的有机基团；通式C_mH_n及OC_mH_n中，m及n为整数。