[发明专利]固体高分子电解质膜、膜电极接合体和固体高分子型水电解装置

说明书

提供一种能够应用于固体高分子型水电解装置、能够制造电解电压低且氢气回收效率优异的固体高分子型水电解装置的固体高分子电解质膜、以及使用其得到的膜电极接合体和固体高分子型水电解装置。本发明的固体高分子电解质膜包含高分子电解质，所述高分子电解质在温度80℃且相对湿度10％的条件下的氢气透过系数为2.4×10^‑9cm³·cm/(s·cm²·cmHg)以下，所述固体高分子电解质膜在温度80℃且相对湿度50％的条件下的膜电阻值为50～150mΩ·cm²。

技术领域

本发明涉及固体高分子电解质膜、膜电极接合体和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将具有酸型磺酸基的聚合物制成膜状而得到的。作为这种具有酸型磺酸基的聚合物，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应用于各种用途，例如，除了应用于专利文献1记载的固体高分子型燃料电池之外，还可应用于专利文献2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

近年来，要求固体高分子型水电解装置的性能进一步提高，具体而言，寻求电解电压低和阴极处产生的氢气的回收效率优异。

此外，在固体高分子型水电解装置中，对隔开阳极室和阴极室的固体高分子电解质膜施加大的压力。因此，在固体高分子型水电解装置的运转时，固体高分子电解质膜发生破损，根据固体高分子电解质膜种类的不同，有时不适用于固体高分子型水电解装置。

本发明人等对包含专利文献1中记载的上述全氟聚合物作为电解质的固体高分子电解质膜进行评价时发现：固体高分子型水电解装置的电解电压和氢气的回收效率中的至少一者存在改善的余地。

本发明鉴于上述实际情况，其课题在于，提供可应用于固体高分子型水电解装置、能够制造电解电压低且氢气回收效率优异的固体高分子型水电解装置的固体高分子电解质膜，以及使用其得到的膜电极接合体和固体高分子型水电解装置。

用于解决问题的方案

本发明人等针对上述课题进行了深入研究，结果发现：如果使用包含氢气透过系数为规定值以下的高分子电解质膜且膜电阻值处于规定范围内的固体高分子电解质膜，则能够应用于固体高分子型水电解装置，能够制造电解电压低、氢气回收效率优异的固体高分子型水电解装置，从而完成了本发明。

即，本发明人等发现：通过以下的构成能够解决上述课题。

[1]一种固体高分子电解质膜，其特征在于，其包含高分子电解质，所述高分子电解质在温度80℃和相对湿度10％的条件下的氢气透过系数为2.4×10^-9cm³·cm/(s·cm²·cmHg)以下，

所述固体高分子电解质膜在温度80℃和相对湿度50％的条件下的膜电阻值为50～150mΩ·cm²。

[2]根据[1]的固体高分子电解质膜，其中，上述高分子电解质为具有酸型磺酸基的全氟聚合物。