[发明专利]液体组合物、其制造方法以及膜电极接合体的制造方法

说明书

提供：能够在形成催化剂层、固体高分子电解质膜时不易破裂的液体组合物及其制造方法；以及，能够在形成催化剂层、固体高分子电解质膜时不易破裂的膜电极接合体的制造方法。一种液体组合物，其包含：具有离子交换基团的聚合物、水和有机溶剂，具有离子交换基团的聚合物的平均二次粒径为100～3000nm，由具有离子交换基团的聚合物的平均一次粒径(nm)与离子交换容量(毫当量/g干燥树脂)之积表示的一次粒径参数为12～20。

技术领域

本发明涉及液体组合物、其制造方法以及膜电极接合体的制造方法。

背景技术

固体高分子形燃料电池例如是在2个分隔件之间夹持膜电极接合体而形成单电池并将多个单电池堆叠而成的。膜电极接合体具备：具有催化剂层的阳极及阴极、配置在阳极与阴极之间的固体高分子电解质膜。

膜电极接合体中的固体高分子电解质膜例如通过涂布包含具有离子交换基团的聚合物、水和有机溶剂的液体组合物并进行干燥而形成。另外，膜电极接合体中的催化剂层例如通过涂布将液体组合物和催化剂混合而得到的催化剂层形成用涂布液并进行干燥而形成。

但是，包含具有离子交换基团的聚合物的催化剂层、固体高分子电解质膜具有发脆、容易破裂的问题。特别是，具有离子交换基团的聚合物为含有基于具有离子交换基团的全氟单体的结构单元和基于具有五元环的全氟单体的结构单元的聚合物的情况下，催化剂层、固体高分子电解质膜容易破裂(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2014-502776号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供：能够在形成催化剂层、固体高分子电解质膜时不易破裂的液体组合物及其制造方法；以及，使用了能够在形成催化剂层、固体高分子电解质膜时不易破裂的液体组合物的膜电极接合体的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明具有下述方案。

[1]一种液体组合物，其包含：具有离子交换基团的聚合物、水和有机溶剂，前述具有离子交换基团的聚合物的平均二次粒径为100～3000nm，由前述具有离子交换基团的聚合物的平均一次粒径(nm)与离子交换容量(毫当量/g干燥树脂)之积表示的一次粒径参数为12～20。

[2]根据[1]的液体组合物，其中，作为前述有机溶剂，包含1种以上碳数为1～4的醇。

[3]根据[1]或[2]的液体组合物，其中，前述具有离子交换基团的聚合物为具有离子交换基团的全氟聚合物。

[4]根据[1]～[3]中任一项的液体组合物，其中，前述具有离子交换基团的聚合物为将下述聚合物(F)的前体基团转化为离子交换基团而得到的聚合物。

聚合物(F)：含有基于具有下式(g1)所示的前体基团的全氟单体的结构单元、和基于具有五元环的全氟单烯单体或能够通过环化聚合形成五元环的全氟二烯单体的结构单元的聚合物。

其中，Q¹为可以具有醚性氧原子的全氟亚烷基，Q²为单键、或可以具有醚性氧原子的全氟亚烷基，Y为氟原子或一价的全氟有机基团。

[5]根据[4]的液体组合物，其中，前述聚合物(F)还具有基于四氟乙烯的结构单元。

[6]根据[1]～[5]中任一项的液体组合物，其中，前述液体组合物中的前述具有离子交换基团的聚合物的浓度为10～26质量％。