(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物と下記一般式（２）で表されるシラン化合物とを原料成分として合成される固体電解質。
【化１】
0003572302.tif 000007
ここで、一般式（１）中、エポキシ基が結合するＲ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒｎ  は、それぞれ１個、２個、３個、ｎ個のエポキシ基が置換した原子または分子骨格を表し、脂環式のエポキシ樹脂も含まれる。
【化２】
0003572302.tif 000008
ここで、一般式（２）中、Ｒ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒ４  は、メトキシ基、エトキシ基などエーテル結合を介してシリコン原子に結合した分子鎖、メチル基、エチル基などの飽和炭化水素からなる分子鎖、ビニル基、エポキシ基、アミノ基などの反応性置換基および前記反応性置換基を有する分子鎖からなる群から選ばれる同一または異なる置換基を表す。
【請求項２】
請求項１に記載の固体電解質において、前記シラン化合物がエポキシ基を有することを特徴とする固体電解質。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体電解質において、更にリン酸化合物を成分として含有することを特徴とする固体電解質。
【請求項４】
請求項３に記載の固体電解質において、前記リン酸化合物の配合量が前記シラン化合物に対して等モル以上、３倍モル以下であることを特徴とする固体電解質。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の固体電解質をフィルム化した電解質膜を有することを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の固体電解質型燃料電池において、作動温度の範囲が０℃から２００℃の範囲であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解質に関し、例えば、燃料電池、二次電池、表示素子、太陽電池などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高分子電解質燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」という。）の応用展開が様々な分野において図られている。これは、ＰＥＦＣの発電原理が従来の内燃機関発電機の発電原理とは異なり、燃料を電気化学的に酸化することで燃料の化学エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することができるため、高効率、小型、静粛かつクリーンであるという特徴を有するためである。
【０００３】
前記ＰＥＦＣの基幹部品である高分子電解質としては、様々な化合物が提案されている。代表的なものは、例えば「ナフィオン（商品名）」、「フレミオン（商品名）」、「アシプレックス（商品名）」などの商品名で知られるパーフロロスルホン酸系高分子である。
【０００４】
前記パーフロロスルホン酸系高分子は、いわゆる「テフロン（商品名）」として知られる四弗化エチレン骨格を主鎖とし、エーテル結合を介して末端にスルホン酸基を有する側鎖が当該主鎖に結合した化学構造を有する。
【０００５】
前述するように、前記パーフロロスルホン酸系高分子は、分子内に疎水性の四弗化エチレン鎖部分と親水性のスルホン酸基側鎖部分とを有する。このため、疎水性の部分と親水性の部分とにミクロ相分離し、親水性部分である水和したスルホン酸基を介してプロトン伝導が行われる。
【０００６】
すなわち、パーフロロスルホン酸系高分子のイオン伝導率は含水率に依存し、高いイオン伝導性を得るためには電解質の含水率を高く保つ必要がある。この結果、ＰＥＦＣの電解質としてパーフロロスルホン酸系高分子を用いる場合には、一般に加湿機構を備える必要があり、反応温度も概ね０℃〜９０℃の範囲に制約される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ＰＥＦＣの発電運転時には、加湿機構によって燃料ガスや酸素ガスに添加される水分及び発電反応によって生成する水分により、性能が低下する問題が生じている。これは、ＰＥＦＣの有する電極積層体の構造や運転条件により、前記水分が凝集することでガス流路を閉塞してしまうためである。
【０００８】
このため、ＰＥＦＣの発電運転においては、電解質の水分を適度に保つ機構や運転条件の制御が重要であり、電極積層体の構造や運転条件に応じた適切な水分管理が要求される。このように、従来のパーフロロスルホン酸系高分子はＰＥＦＣの電解質として優れた特性を有する反面、運転時には適切な水分管理が必要になるという問題がある。
【０００９】
上記問題に対して、無加湿条件でも高いイオン伝導性を示す電解質の開発が進められている。例えば、パーフロロスルホン酸系高分子にモレキュラーシーブス、シリカゲル、ポリエチレンオキサイドなどの保湿剤を混合して保湿する手法、白金担持チタニアなどの触媒あるいは低分子量のスルホン酸基含有化合物を混合して保湿する手法、塩基性高分子にリン酸化合物などを混合した電解質を用いる手法、二酸化スズ水和物、二酸化亜鉛水和物、三酸化タングステン水和物などを高分子に混合した電解質を用いる手法、ホスホシリケートゲル等の無機系の電解質を用いる手法などが提案されている。
【００１０】
これらの中でホスホシリケートゲル等の無機系の電解質は、混合したリン酸化合物がプロトン伝導を担うために、乾燥条件でも比較的高いイオン伝導性が得られる特徴があり、無加湿条件で使用できる電解質として注目されている。しかしながら、燃料電池等の電解質として使用するには柔軟性に乏しく、取り扱いが難しいという問題がある。
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、低湿度環境下において従来のパーフロロスルホン酸系高分子よりも優れたイオン伝導性を有し、かつ柔軟性に富む固体電解質および当該固体電解質を用いた固体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ホスホシリケートゲルと混合する有機高分子について鋭意検討した結果、少なくともエポキシ化合物とシラン化合物とを原料成分として含み、リン酸化合物により脱水縮合して合成した有機無機複合重合体が、柔軟性を有し、かつ低湿度環境下で高いイオン伝導率を示すことを見い出し、本発明に至った。
【００１３】
かかる知見に基づく前述した課題を解決する第１の発明は、少なくとも、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物と下記一般式（２）で表されるシラン化合物とを原料成分として合成される固体電解質である。
【化３】
0003572302.tif 000002
ここで、一般式（１）中、エポキシ基が結合するＲ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒｎ  は、それぞれ１個、２個、３個、ｎ個のエポキシ基が置換した原子または分子骨格を表し、脂環式のエポキシ樹脂も含まれる。
【化４】
0003572302.tif 000003
ここで、一般式（２）中、Ｒ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒ４  は、メトキシ基、エトキシ基などエーテル結合を介してシリコン原子に結合した分子鎖、メチル基、エチル基などの飽和炭化水素からなる分子鎖、ビニル基、エポキシ基、アミノ基などの反応性置換基および前記反応性置換基を有する分子鎖からなる群から選ばれる同一または異なる置換基を表す。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記シラン化合物がエポキシ基を有する化合物であり、当該シラン化合物を原料成分として合成される固体電解質である。
【００１５】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、更にリン酸化合物を成分として含有することを特徴とする固体電解質である。
【００１６】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記リン酸化合物の配合量が前記シラン化合物に対して等モル以上、３倍モル以下であることを特徴とする固体電解質である。
【００１７】
また、第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれかに係る固体電解質をフィルム化した電解質膜を有することを特徴とする固体電解質型燃料電池である。
【００１８】
また、第６の発明は、第５の発明において、作動温度の範囲が０℃から２００℃の範囲であることを特徴とする固体電解質型燃料電池である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る固体電解質は、少なくとも、下記一般式（１）で表されるエポキシ化合物を原料成分として合成される固体電解質である。
【化５】
0003572302.tif 000004
ここで、一般式（１）中、エポキシ基が結合するＲ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒｎ  は、それぞれ１個、２個、３個、ｎ個のエポキシ基が置換した原子または分子骨格を表し、脂環式のエポキシ樹脂も含まれる。
【００２０】
前記エポキシ化合物の具体的な例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、弗素化エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２１】
これらのエポキシ樹脂系化合物の中でも、特に骨格のモビリティが高く、プロトンの動き易い化合物が好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ポリ−１，６−ヘキサンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２２】
これらのエポキシ樹脂は単独でも、あるいは複数のエポキシ樹脂や他の重合性化合物と組み合わせても、本発明の固体電解質に用いることができる。
【００２３】
ここで、前記他の重合性化合物としては、未硬化段階のエポキシ樹脂の粘度調整やエポキシ樹脂硬化物の柔軟性付与に用いられる反応性希釈剤、硬化反応の促進に用いられる硬化促進剤などが挙げられる。
【００２４】
前記エポキシ樹脂や他の重合性化合物は、エポキシ基以外の置換基を含んでいても良い。エポキシ基以外の置換基としては、例えば、水酸基、メチル基やエチル基などの飽和アルキル基、ビニル基などの不飽和アルキル基、スルホン酸基、リン酸基、カルボン酸基等を挙げることができる。
【００２５】
また、本発明の固体電解質は、すくなくとも、下記一般式（２）で表されるシラン化合物を原料成分として合成される固体電解質である。
【化６】
0003572302.tif 000005
ここで、一般式（２）中、Ｒ１  、Ｒ２  、Ｒ３  、Ｒ４  は、メトキシ基、エトキシ基などエーテル結合を介してシリコン原子に結合した分子鎖、メチル基、エチル基などの飽和炭化水素からなる分子鎖、ビニル基、エポキシ基、アミノ基などの反応性置換基および前記反応性置換基を有する分子鎖からなる群から選ばれる同一または異なる置換基を表す。
【００２６】
前記一般式（２）で表されるシラン化合物の具体的な例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００２７】
これらのシラン化合物は単独でも、あるいは複数のシラン化合物と組み合わせても、本発明の固体電解質に用いることができる。
【００２８】
前述するエポキシ樹脂とシラン化合物とを適当な割合で共通溶媒に溶解させ均一に混合した後、この溶液にリン酸化合物を加えることによって本発明の固体電解質を得ることが出来る。
【００２９】
前記エポキシ樹脂とシラン化合物との適切な配合比は、特に制限は無いが、使用するエポキシ樹脂やシラン化合物の種類により異なり、最終的に得られる固体電解質の柔軟性やイオン伝導性等の諸物性のバランスを考慮して選択される。好ましくは、最終的に得られる固体電解質に占める有機成分の重量割合が２０〜８０重量％の範囲となるようにエポキシ樹脂とシラン化合物の配合比が調整される。
【００３０】
ここで、最終的に得られる固体電解質に占める有機成分の割合は、配合するエポキシ樹脂の量とシラン化合物に含まれる有機置換基の量から求められる。最終的に得られる固体電解質に占める有機成分の重量割合が２０重量％未満の場合は、電解質の柔軟性が損なわれる可能性がある。一方、有機成分の重量割合が８０重量％を上回る場合は、相対的にイオン伝導性を担うリン酸化合物の割合が少なくなり、電解質のイオン伝導性が損なわれる可能性がある。
【００３１】
また、エポキシ樹脂とシラン化合物を混合する際に使用する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、トルエン、キシレン、アニソールなどの芳香族類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの含窒素溶媒、水などを挙げることができる。これらの溶媒のなかでも、メタノール、エタノールなどのアルコール類が好ましい。これらの溶媒は単独、あるいは複数の溶媒を組み合わせて用いることができ、使用するエポキシ樹脂やシラン化合物の種類に応じて選択される。
【００３２】
また、溶媒中でエポキシ樹脂とシラン化合物を混合する温度や時間としては、使用するエポキシ樹脂、シラン化合物、溶媒の種類や濃度、攪拌方法や攪拌の激しさなどにより異なるが、均一な溶液が得られるように室温から溶媒の沸点以下の温度範囲、数分から数十分の時間範囲から選択される。シラン化合物のうち、エポキシ樹脂との反応性を有するアミノ基などの反応性置換基を有するシラン化合物は、溶媒中でエポキシ樹脂と混合した際に反応して結合する。
【００３３】
また、前記リン酸化合物としては、例えば、亜リン酸、オルトリン酸、ピロリン酸、三リン酸、メタリン酸、フェニルリン酸などが挙げられる。これらのリン酸化合物のなかでも、オルトリン酸が好ましい。
【００３４】
ここで、前記リン酸化合物の配合量は、シラン化合物に対して等モル以上、３倍モル以下の範囲から選ばれる。リン酸化合物の配合量がシラン化合物に対して等モル未満の場合には、得られる固体電解質のイオン伝導率が損なわれる可能性がある。一方、リン酸化合物の配合量がシラン化合物に対して３倍モルを上回る場合には、配合したリン酸化合物が固体電解質内に十分に固定されず、電解質膜の強度が保てない可能性がある。
【００３５】
エポキシ樹脂とシラン化合物とを溶解した溶液にリン酸化合物を加えると、シラン化合物の加水分解反応と共にエポキシ基の開環−縮合反応が起こり、溶液の粘度が次第に上昇し、ゲル化に至る。この際、化学反応に伴う発熱が起きるため、この発熱により反応が加速されて急激なゲル化が起きないように、リン酸化合物を加える速度、反応容器の温度又は攪拌の激しさ等を制御するのが好ましい。エポキシ樹脂とシラン化合物とを溶解した溶液にリン酸化合物を加えてから、溶液がゲル化するまでの時間はエポキシ樹脂、シラン化合物、リン酸化合物、溶媒のそれぞれの種類や量、溶液の温度、攪拌の激しさ等により異なるが、数分から数時間の範囲である。
【００３６】
エポキシ樹脂とシラン化合物とを溶解した溶液にリン酸化合物を加えてからゲル化に至るまでの間に、溶液を平坦な面にキャストして溶媒を除去すると共に、加熱して反応を進めることにより膜状の固体電解質を得ることができる。溶液をキャストする際に、紙、ガラスクロス、樹脂マットなどの多孔質基材に含浸させるか、あるいは繊維、粉末などの充填材を配合することにより、得られる固体電解質の性状を使用目的に合わせて改善することができる。
【００３７】
エポキシ樹脂、シラン化合物、リン酸化合物を含む溶液から膜状の固体電解質を得るための反応条件は、使用するエポキシ樹脂物、シラン化合物、リン酸化合物、溶媒のそれぞれの種類や配合比によって異なる。しかしながら、最終的には１００℃以上２００℃以下の温度で数時間、熱処理することによって膜状の固体電解質を得ることができる。この際、溶媒の蒸発に伴う発泡や、体積収縮に伴うひび割れなどが起きないように、温度を段階的に上げ、徐々に溶媒を蒸発させることが好ましい。
【００３８】
以下、本発明に係る固体電解質の好適な実施例を以下に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。
【００３９】
［実施例１］
５０ｍＬの三角フラスコに、エポキシ当量１８６のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２．３３ｇ及びエタノール１１．５ｇを入れ、テフロン被覆磁気攪拌子により混合した。この混合物に３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン５．９１ｇとテトラメトキシシラン３．８１ｇとを加え、更に攪拌すると、無色透明な液体になった。この液体を攪拌しながら、更に７３重量％オルトリン酸水溶液１０．１ｇを加えた。このとき、オルトリン酸水溶液を徐々に滴下することにより、液体が急激に発熱しないようにした。オルトリン酸水溶液の滴下が終了してからも、更に約１０分間攪拌を続けた。
【００４０】
このようにして得られた溶液のうち２ｇを５×５ｃｍ角のポリプロピレン製型枠にキャストし、ドラフト内で１日放置した。次に、型枠ごとオーブンに入れ、５０℃で１日、１００℃で５時間、１５０℃で５時間の熱処理を行い、膜状のサンプルを得た。サンプルは柔軟性があり、透明なこげ茶色であった。当該サンプルの赤外吸収スペクトルを図１に示す。
【００４１】
次に、得られたサンプルを一対の白金電極で挟み込み、これをオーブンに入れ、交流インピーダンス法によりイオン伝導率の測定を行った。その結果、６０℃相対湿度４．９％、８０℃相対湿度１．５％、１３０℃相対湿度０．２％におけるサンプルのイオン伝導率は、それぞれ９．４×１０−４Ｓ／ｃｍ、１．６×１０−３Ｓ／ｃｍ、９．８×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４２】
［実施例２］
配合するオルトリン酸水溶液の濃度、量をそれぞれ６５重量％、７．６０ｇとし、他は全て実施例１と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度４．１％、８０℃相対湿度１．５％、１３０℃相対湿度０．２％におけるイオン伝導率は、それぞれ５．５×１０−５Ｓ／ｃｍ、１．５×１０−４Ｓ／ｃｍ、１．３×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４３】
［実施例３］
配合する３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラメトキシシランの量をそれぞれ８．８６ｇ、１．９０ｇとし、他は全て実施例１と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度５．２％、８０℃相対湿度１．５％、１３０℃相対湿度０．２％におけるイオン伝導率は、それぞれ１．４×１０−４Ｓ／ｃｍ、４．０×１０−４Ｓ／ｃｍ、２．５×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４４】
［実施例４］
配合する３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラメトキシシランの量をそれぞれ８．８６ｇ、１．９０ｇとし、オルトリン酸水溶液の濃度、量をそれぞれ６５重量％、７．６０ｇとし、他は全て実施例１と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度４．２％、８０℃相対湿度１．６％、１３０℃相対湿度０．２％におけるイオン伝導率は、それぞれ１．６×１０−５Ｓ／ｃｍ、７．２×１０−５Ｓ／ｃｍ、６．８×１０−４Ｓ／ｃｍであった。
【００４５】
［実施例５］
配合するエポキシ当量１８６のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の量を４．６５ｇとし、他は全て実施例１と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度３．８％、８０℃相対湿度０．８％、１３０℃相対湿度０．１％におけるイオン伝導率は、それぞれ５．４×１０−５Ｓ／ｃｍ、２．２×１０−４Ｓ／ｃｍ、１．８×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４６】
［実施例６］
配合するエポキシ樹脂としてエポキシ当量２２０の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、他は全て実施例５と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度４．５％、８０℃相対湿度０．６％、１３０℃相対湿度０．１％におけるイオン伝導率は、それぞれ１．８×１０−５Ｓ／ｃｍ、８．３×１０−５Ｓ／ｃｍ、１．２×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４７】
［実施例７］
配合するエポキシ樹脂としてエポキシ当量１９０のポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用い、他は全て実施例５と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度３．８％、８０℃相対湿度０．７％、１３０℃相対湿度０．１％におけるイオン伝導率は、それぞれ４．３×１０−５Ｓ／ｃｍ、１．８×１０−４Ｓ／ｃｍ、２．０×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００４８】
［実施例８］
配合するエポキシ樹脂としてエポキシ当量１５５のポリ−１，６−ヘキサンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用い、他は全て実施例５と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度４．１％、８０℃相対湿度１．４％、１３０℃相対湿度０．２％におけるイオン伝導率は、それぞれ２．７×１０−５Ｓ／ｃｍ、１．１×１０−４Ｓ／ｃｍ、９．１×１０−４Ｓ／ｃｍであった。
【００４９】
［実施例９］
配合するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、テトラメトキシシランの量をそれぞれ４．６５ｇ、７．６１ｇとし、３−グリシジロキシプロピルトリメトキシシランを加えず、他は全て実施例１と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、８０℃相対湿度０．７％、１３０℃相対湿度０．１％におけるイオン伝導率は、それぞれ３．０×１０−３Ｓ／ｃｍ、６．２×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００５０】
［実施例１０］
配合するエポキシ樹脂としてエポキシ当量１９０のポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を用い、他は全て実施例９と同様の操作を行うことにより、柔軟性を有する膜状のサンプルを得た。実施例１と同様にイオン伝導率を測定した結果、８０℃相対湿度０．７％、１３０℃相対湿度０．１％におけるイオン伝導率は、それぞれ３．９×１０−４Ｓ／ｃｍ、１．１×１０−３Ｓ／ｃｍであった。
【００５１】
［比較例１］
比較例として、既に市販されている高分子電解質であるパーフロロスルホン酸系高分子のナフィオン（商品名）を用い、評価試験を行った。ナフィオン（商品名）を実施例１と同様に一対の白金電極で挟み込み、これをオーブンに入れ、交流インピーダンス法によりイオン伝導率を測定した結果、６０℃相対湿度４．１％、８０℃相対湿度１．３％におけるナフィオン（商品名）のイオン伝導率は、それぞれ４．１×１０−５Ｓ／ｃｍ、８．８×１０−６Ｓ／ｃｍであった。
【００５２】
図２から４は、実施例１から実施例１０、及び比較例１におけるイオン伝導率と相対湿度との関係図である。また、表１は、実施例１から実施例１０、及び比較例１におけるイオン伝導率の測定結果の一覧をまとめた表である。
【表１】
0003572302.tif 000006
以上より、本実施例に係る固体電解質は、例えば相対湿度５％以下の低湿度環境において、従来のパーフロロスルホン酸系高分子からなる電解質よりも優れたイオン伝導性を有していることが分かる。
【００５３】
また、本実施例に係る固体電解質をフィルム化し、電解質膜とした後、この電解質膜を一対の白金触媒を含む電極で挟み込み固体電解質型燃料電池を作製した。作製した燃料電池は、相対湿度５％以下の低湿度条件下においても、特別な加湿機構を備えることなく作動が可能であった。更に、おおよそ０℃から２００℃における使用環境でも、電池性能の低下がなく、運転条件の緩和された燃料電池とすることができた。また、前記固体電解質は柔軟性を有するため、燃料電池を作製する際に、取り扱いの面からも優れた固体電解質であった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る固体電解質は、低湿度条件下において、従来のパーフロロスルホン酸系高分子よりも高いイオン伝導性を示すため、燃料電池、二次電池、表示素子及び太陽電池等の電解質膜として用いた場合、水分管理の煩わしさをなくすことができる。また、柔軟性に富むため、ハンドリングの面からも優れた固体電解質とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた固体電解質の赤外スペクトル図である。
【図２】実施例１から実施例４で得られた電解質と比較例１の電解質とのイオン伝導率の比較図である。
【図３】実施例５から実施例８で得られた電解質と比較例１の電解質とのイオン伝導率の比較図である。
【図４】実施例９および実施例１０で得られた電解質と比較例１の電解質とのイオン伝導率の比較図である。
【図１】
0003572302.tif 000009
【図２】
0003572302.tif 000010
【図３】
0003572302.tif 000011
【図４】
0003572302.tif 000012