JPH0411608A - プロトン伝導体 - Google Patents
プロトン伝導体Info
- Publication number
- JPH0411608A JPH0411608A JP2113313A JP11331390A JPH0411608A JP H0411608 A JPH0411608 A JP H0411608A JP 2113313 A JP2113313 A JP 2113313A JP 11331390 A JP11331390 A JP 11331390A JP H0411608 A JPH0411608 A JP H0411608A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooh
- proton conductor
- atom
- carbon
- substituent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明ζ友 −次電池用電解質、二次電池用電解質、燃
料電池用電解質、表示素子、各種センサ信号伝達媒体等
に利用可能なプロトン伝導体に関する。
料電池用電解質、表示素子、各種センサ信号伝達媒体等
に利用可能なプロトン伝導体に関する。
従来の技術
従来のプロトン伝導体として（よ 高温で作動するタイ
プのペロブスカイト型酸化物双 比較的低温で作動する
が水和物である酸化物ム イオン交換樹脂等のように水
を含んだ状態で伝導度を持つ有機物双 テトラメチレン
ジアミン等の有機物モノマーと酸との塩などが知られて
いる。しかし水を含まない状態で作動するポリマー有機
物プロトン伝導体については十分に知られていな（−発
明が解決しようとする課題 一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池用電解
質、表示素子、各種センサー 信号伝達媒体等にプロト
ン伝導体を応用する場合、取扱性や信頼性を考慮すると
可撓性を有し 低温で作動７する方が望ましく−そのよ
うな観点から、高温で作動するタイプのペロブスカイト
型酸化物系プロトン伝導体（よ 高温で作動する燃料電
池やセンサー等に用途が限られる。また 比較的低温で
作動するが水和物である酸化物ム イオン交換樹脂等の
ように水を含んだ状態で伝導度を持つ有機物系等のプロ
トン伝導体は 水を含んだ状態でしかプロトン伝導体と
して機能しない上に 水の含有率によって伝導度が変化
するなど取扱が容易ではなかっ九 さら１二 テトラメ
チレンジアミン等の有機物モノマーと酸との塩等の場合
は 低分子モノマーの塩であるため可撓性、機械的強度
、成形性等の面に問題が残る。
プのペロブスカイト型酸化物双 比較的低温で作動する
が水和物である酸化物ム イオン交換樹脂等のように水
を含んだ状態で伝導度を持つ有機物双 テトラメチレン
ジアミン等の有機物モノマーと酸との塩などが知られて
いる。しかし水を含まない状態で作動するポリマー有機
物プロトン伝導体については十分に知られていな（−発
明が解決しようとする課題 一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池用電解
質、表示素子、各種センサー 信号伝達媒体等にプロト
ン伝導体を応用する場合、取扱性や信頼性を考慮すると
可撓性を有し 低温で作動７する方が望ましく−そのよ
うな観点から、高温で作動するタイプのペロブスカイト
型酸化物系プロトン伝導体（よ 高温で作動する燃料電
池やセンサー等に用途が限られる。また 比較的低温で
作動するが水和物である酸化物ム イオン交換樹脂等の
ように水を含んだ状態で伝導度を持つ有機物系等のプロ
トン伝導体は 水を含んだ状態でしかプロトン伝導体と
して機能しない上に 水の含有率によって伝導度が変化
するなど取扱が容易ではなかっ九 さら１二 テトラメ
チレンジアミン等の有機物モノマーと酸との塩等の場合
は 低分子モノマーの塩であるため可撓性、機械的強度
、成形性等の面に問題が残る。
課題を解決するための手段
そこて 骨格が有機物ポリマーであり、側鎖に水素結合
のネットワークを持つ置換基または非共有電子対を有す
る置換基の少なくともいずれか一方を有する化合物と酸
との塩であるプロトン伝導体 または示性式（−ＣＸ２
−ＣＸ （Ｒ）−）ｎで表わさｔ′Ｌ、ｃは炭素であり
、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、 Ｒ＝Ｃ００Ｈ，ＣＯＮＨ２，５Ｏｓ
Ｈ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’ Ｒ’ ＝Ｃ０
ＯＨ，ＣＯＮＨ２，Ｓ○ｓＨ。
のネットワークを持つ置換基または非共有電子対を有す
る置換基の少なくともいずれか一方を有する化合物と酸
との塩であるプロトン伝導体 または示性式（−ＣＸ２
−ＣＸ （Ｒ）−）ｎで表わさｔ′Ｌ、ｃは炭素であり
、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、 Ｒ＝Ｃ００Ｈ，ＣＯＮＨ２，５Ｏｓ
Ｈ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’ Ｒ’ ＝Ｃ０
ＯＨ，ＣＯＮＨ２，Ｓ○ｓＨ。
ＮＨ２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原子また
は置換基であり、ｎ＝１００以五 ｍ＝１〜１０である
プロトン伝導体 または示性式（−ＣＸ２−ＣＸ （Ｒ
） ）ｎで表わさｈｃは炭素であり、 Ｘ ＝ Ｈ
，Ｆ、 Ｒ＝ Ｃ００Ｈ，ＣＯＮ Ｈ２，Ｓ Ｏ
ｓＨ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’ Ｒ’ ＝Ｃ
０ＯＨ。
は置換基であり、ｎ＝１００以五 ｍ＝１〜１０である
プロトン伝導体 または示性式（−ＣＸ２−ＣＸ （Ｒ
） ）ｎで表わさｈｃは炭素であり、 Ｘ ＝ Ｈ
，Ｆ、 Ｒ＝ Ｃ００Ｈ，ＣＯＮ Ｈ２，Ｓ Ｏ
ｓＨ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’ Ｒ’ ＝Ｃ
０ＯＨ。
ＣＯＮＨ２，Ｓ○３Ｈ，ＮＨ２の中から選ばれた少なく
とも１種以上の原子または置換基であり、ｎ１００以上
ｍ＝１〜１０である化合物と、Ｈ２Ｓ０４、ＨｓＰＯ
４，Ｒ″’ｃｏ○Ｈ（Ｒ”＝アルキル展のいずれか一種
以上の酸との結晶であるプロトン伝導体 または示性式
（−ＣＸ （Ｒ） −ＣＸ （Ｒ））ｎで表わさｈｃは
炭素であり、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯＮＨ２、
ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−Ｒ’ Ｒ’−＝
Ｃ０ＯＨ，ＣＯＮＨ２，Ｓ。
とも１種以上の原子または置換基であり、ｎ１００以上
ｍ＝１〜１０である化合物と、Ｈ２Ｓ０４、ＨｓＰＯ
４，Ｒ″’ｃｏ○Ｈ（Ｒ”＝アルキル展のいずれか一種
以上の酸との結晶であるプロトン伝導体 または示性式
（−ＣＸ （Ｒ） −ＣＸ （Ｒ））ｎで表わさｈｃは
炭素であり、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯＮＨ２、
ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−Ｒ’ Ｒ’−＝
Ｃ０ＯＨ，ＣＯＮＨ２，Ｓ。
３Ｈ，ＮＨ２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原
子または置換基であり、 ｎ ＝ １００以ｌｍ＝１〜
１０であるプロトン伝導体 または示性式％式％ Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、 Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯ
ＮＨ２，５ｏ３Ｈ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’
Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯＮＨ２、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２の中か
ら選ばれた少なくとも１種以上の原子または置換基であ
り、ｎ＝１００以上 ｍ＝１〜１０である化合物と、Ｈ
２ＳＯ４，Ｈ３Ｐ０．、Ｒ″”ＣＯＯＨ（Ｒ′”＝アル
キル基）のいずれか一種以上の酸との結晶であるプロト
ン伝導体によって上記課題の解決を図った 作用 本発明（よ 側鎖に水素結合のネットワークを持つ置換
基または非共有電子対を有する置換基の少なくともいず
れか一方を有する化合物と酸との塩であるプロトン伝導
体は 側鎖に水素結合のネットワークを持板 骨格は有
機ポリマーであるた数低温でプロトン伝導度を有すると
とも（二 有機物ポリマーの性質である可撓性の良さや
成形性の良さなどの特徴を合わせ持つ。特に有機物ポリ
マの特徴を持たせるためには 重合度が１００以上（ｎ
＝１００以上）であることが望ましく一実施例 （実施例１） 表ζＱ 各種プロトン伝導体の１５０℃におけるプロト
ン伝導度を示す。
子または置換基であり、 ｎ ＝ １００以ｌｍ＝１〜
１０であるプロトン伝導体 または示性式％式％ Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ，Ｆ、 Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯ
ＮＨ２，５ｏ３Ｈ，ＮＨ２、（ＣＸ２）ｍ−−Ｒ’
Ｒ＝ＣＯＯＨ，ＣＯＮＨ２、ＳＯ３Ｈ、ＮＨ２の中か
ら選ばれた少なくとも１種以上の原子または置換基であ
り、ｎ＝１００以上 ｍ＝１〜１０である化合物と、Ｈ
２ＳＯ４，Ｈ３Ｐ０．、Ｒ″”ＣＯＯＨ（Ｒ′”＝アル
キル基）のいずれか一種以上の酸との結晶であるプロト
ン伝導体によって上記課題の解決を図った 作用 本発明（よ 側鎖に水素結合のネットワークを持つ置換
基または非共有電子対を有する置換基の少なくともいず
れか一方を有する化合物と酸との塩であるプロトン伝導
体は 側鎖に水素結合のネットワークを持板 骨格は有
機ポリマーであるた数低温でプロトン伝導度を有すると
とも（二 有機物ポリマーの性質である可撓性の良さや
成形性の良さなどの特徴を合わせ持つ。特に有機物ポリ
マの特徴を持たせるためには 重合度が１００以上（ｎ
＝１００以上）であることが望ましく一実施例 （実施例１） 表ζＱ 各種プロトン伝導体の１５０℃におけるプロト
ン伝導度を示す。
（実施例２）
本実施例で（よ 実際に（−ＣＦ２−ＣＦ（ＳＯｓＨ）
−）ｎと（−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）
−）ｎ ・２Ｈ２ＳＯｉをプロトン伝導体として電解質
に用１．ｋ 燃料電池を作製した（−ＣＦ２−ＣＦ（
ＳＯｓＨ）−）ｎは粉末をプレス成形して厚さ１ｍｍ、
１４ｍｍφのペレットとして電解質に用いｋ 電極１ｔ
８ｍｍφの白金電極をスパッタにより電解質ペレットの
両面に設けた （ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−）ｎ・２
Ｈ２ｓＯ４は水溶液スラリーを真空乾燥し板状とした後
、同様に厚さ１ｍｍ、１４ｍｍφのペレット状に切り出
し 電解質として用いｔ４ 電極は 同様に８ｍｍφ
の白金電極をスパッタにより電解質ペレットの両面に設
けた 表 これらの電極付き電解質ペレットの上面に水素ガ入 下
面に空気を毎分５０ｃｃ流し 温度は１５０℃に設定し
九 この燃料電池の性能を図に示す。
−）ｎと（−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）
−）ｎ ・２Ｈ２ＳＯｉをプロトン伝導体として電解質
に用１．ｋ 燃料電池を作製した（−ＣＦ２−ＣＦ（
ＳＯｓＨ）−）ｎは粉末をプレス成形して厚さ１ｍｍ、
１４ｍｍφのペレットとして電解質に用いｋ 電極１ｔ
８ｍｍφの白金電極をスパッタにより電解質ペレットの
両面に設けた （ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−）ｎ・２
Ｈ２ｓＯ４は水溶液スラリーを真空乾燥し板状とした後
、同様に厚さ１ｍｍ、１４ｍｍφのペレット状に切り出
し 電解質として用いｔ４ 電極は 同様に８ｍｍφ
の白金電極をスパッタにより電解質ペレットの両面に設
けた 表 これらの電極付き電解質ペレットの上面に水素ガ入 下
面に空気を毎分５０ｃｃ流し 温度は１５０℃に設定し
九 この燃料電池の性能を図に示す。
な耘 実施例２においては燃料電池に適用した場合を示
した力（これは他の一次電池や二次電池でもよく、もち
ろん表示素子、各種センサー 信号伝達媒体等にも利用
可能である。
した力（これは他の一次電池や二次電池でもよく、もち
ろん表示素子、各種センサー 信号伝達媒体等にも利用
可能である。
発明の効果
以上のように本発明（表 骨格が有機物ポリマであり、
側鎖に水素結合のネットワークを持つ置換基または非共
有電子対を有する置換基の少なくともいずれか一方を有
する化合物と酸との塩であるプロトン伝導体であり、低
温でのプロトン伝導を可能にするととも番ミ 可撓性
の良さや成形性の良さなどの特徴を合わせ持つことを可
能にする。
側鎖に水素結合のネットワークを持つ置換基または非共
有電子対を有する置換基の少なくともいずれか一方を有
する化合物と酸との塩であるプロトン伝導体であり、低
温でのプロトン伝導を可能にするととも番ミ 可撓性
の良さや成形性の良さなどの特徴を合わせ持つことを可
能にする。
図は本発明の一実施例の燃料電池のＩ−Ｖ特性図である
。 ａ ・・（−ＣＦ２−ＣＦ（ＳＯｓＨ）−）Ｔｌ、
ｂ ・・（−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）
−）ｎ・２Ｈ２ｓＯ４゜ 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名Ｏ 覗汰乞贋（帆Ａ ／ ｃｍＺ） ａｂ
。 ａ ・・（−ＣＦ２−ＣＦ（ＳＯｓＨ）−）Ｔｌ、
ｂ ・・（−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）−ＣＨ（ＣＯＮＨ２）
−）ｎ・２Ｈ２ｓＯ４゜ 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名Ｏ 覗汰乞贋（帆Ａ ／ ｃｍＺ） ａｂ
Claims (7)
- （１）骨格が有機物ポリマーであり、側鎖に水素結合の
ネットワークを持つ置換基または非共有電子対を有する
置換基の少なくともいずれか一方を有する化合物と酸と
の塩であることを特徴とするプロトン伝導体。 - （２）示性式（−ＣＸ＿２−ＣＸ（Ｒ）−）ｎで表わさ
れ、Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ、ＣＯ
ＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、ＮＨ＿２、（ＣＸ＿２）＿ｍ−
Ｒ’、Ｒ’＝ＣＯＯＨ、ＣＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、Ｎ
Ｈ＿２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原子また
は置換基であり、ｎ＝１００以上、ｍ＝１〜１０である
ことを特徴とするプロトン伝導体。 - （３）示性式（−ＣＸ＿２−ＣＸ（Ｒ）−）ｎで表わさ
れ、Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ、ＣＯ
ＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、ＮＨ＿２、（ＣＸ＿２）＿ｍ−
Ｒ’、Ｒ’＝ＣＯＯＨ、ＣＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、Ｎ
Ｈ＿２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原子また
は置換基であり、ｎ＝１００以上、ｍ＝１〜１０である
化合物と、Ｈ＿２ＳＯ＿４、Ｈ＿３ＰＯ＿４、Ｒ”ＣＯ
ＯＨ（Ｒ”＝アルキル基）のいずれか一種以上の酸との
結晶であることを特徴とするプロトン伝導体。 - （４）示性式（−ＣＸ（Ｒ）−ＣＸ（Ｒ）−）ｎで表わ
され、Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ、Ｃ
ＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、ＮＨ＿２、（ＣＸ＿２）−Ｒ
’、Ｒ’＝ＣＯＯＨ、ＣＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、ＮＨ
＿２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原子または
置換基であり、ｎ＝１００以上、ｍ＝１〜１０であるこ
とを特徴とするプロトン伝導体。 - （５）示性式（−ＣＸ（Ｒ）−ＣＸ（Ｒ）−）ｎで表わ
され、Ｃは炭素であり、Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｒ＝ＣＯＯＨ、Ｃ
ＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、ＮＨ＿２、（ＣＸ＿２）＿ｍ
−Ｒ’、Ｒ’＝ＣＯＯＨ、ＣＯＮＨ＿２、ＳＯ＿３Ｈ、
ＮＨ＿２の中から選ばれた少なくとも１種以上の原子ま
たは置換基であり、ｎ＝１００以上、ｍ＝１〜１０であ
る化合物と、Ｈ＿２ＳＯ＿４、Ｈ＿３ＰＯ＿４、Ｒ”Ｃ
ＯＯＨ（Ｒ”＝アルキル基）のいずれか一種以上の酸と
の結晶であることを特徴とするプロトン伝導体。 - （６）Ｈ＿２ＳＯ＿４、Ｈ＿３ＰＯ＿４の含まれる割合
が単位モノマー１に対して１〜４であることを特徴とす
る請求項１、３、４または５に記載のプロトン伝導体。 - （７）水を含まないことを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載のプロトン伝導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113313A JPH0411608A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | プロトン伝導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113313A JPH0411608A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | プロトン伝導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411608A true JPH0411608A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14609067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2113313A Pending JPH0411608A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | プロトン伝導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0411608A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0731519A3 (ja) * | 1995-03-07 | 1996-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | |
| US6221179B1 (en) | 1997-09-11 | 2001-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Hot rolled steel plate to be processed having hyper fine particles, method of manufacturing the same, and method of manufacturing cold rolled steel plate |
| JP2001302721A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 高プロトン伝導性電解質 |
| US7414102B2 (en) | 2003-06-11 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Polymer electrolyte of high durability and a production process thereof |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2113313A patent/JPH0411608A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0731519A3 (ja) * | 1995-03-07 | 1996-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | |
| US5682261A (en) * | 1995-03-07 | 1997-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Protonic conductor and electrochemical element using the same |
| US6221179B1 (en) | 1997-09-11 | 2001-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Hot rolled steel plate to be processed having hyper fine particles, method of manufacturing the same, and method of manufacturing cold rolled steel plate |
| JP2001302721A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 高プロトン伝導性電解質 |
| US7414102B2 (en) | 2003-06-11 | 2008-08-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Polymer electrolyte of high durability and a production process thereof |
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