(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用電極構造体において、
前記高分子電解質膜は、複数の２価の芳香族残基がオキシ基または芳香族残基を除く他の２価の基を介してまたは直接結合している主鎖（オキシ基のみと結合している２価の芳香族残基を含むものを除く）を備え、側鎖にスルホン化された芳香族基を備える高分子化合物からなり、
前記主鎖に含まれる２価の芳香族残基の数をＸ、前記主鎖に含まれるオキシ基の数をＹとするときに、Ｘ／Ｙの値が２．０〜９．０の範囲にあることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極構造体。
【請求項２】
前記高分子化合物の主鎖は、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位とを備えることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池用電極構造体。
【化１】
0003878438.tif 000010
【請求項３】
前記高分子化合物の主鎖は、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位と、一般式（３）で表される第３の繰返し単位とを備えることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池用電極構造体。
【化２】
0003878438.tif 000011
【請求項４】
一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備え、前記高分子電解質膜は、複数の２価の芳香族残基がオキシ基または芳香族残基を除く他の２価の基を介してまたは直接結合している主鎖（オキシ基のみと結合している２価の芳香族残基を含むものを除く）を備え、側鎖にスルホン化された芳香族基を備える高分子化合物からなり、前記主鎖に含まれる２価の芳香族残基の数をＸ、前記主鎖に含まれるオキシ基の数をＹとするときに、Ｘ／Ｙの値が２．０〜９．０の範囲にある電極構造体を備え、一方の面に酸化性ガスを供給すると共に、他方の面に還元性ガスを供給することにより発電することを特徴とする固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる電極構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石油資源が枯渇化する一方、化石燃料の消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化しており、二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源として燃料電池が注目されて広範に開発されると共に、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やすいことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。
【０００３】
前記固体高分子型燃料電池に用いる電極構造体として、白金等の触媒がカーボンブラック等の触媒担体に担持されイオン導伝性高分子バインダーにより一体化されることにより形成されている一対の電極触媒層を備え、両電極触媒層の間にイオン導伝可能な高分子電解質膜を挟持すると共に、各電極触媒層の上に、拡散層を積層したものが知られている。前記電極構造体は、さらに各電極触媒層の上に、ガス通路を兼ねたセパレータを積層することにより、固体高分子型燃料電池を構成する。
【０００４】
前記固体高分子型燃料電池では、一方の電極触媒層を燃料極として前記拡散層を介して水素、メタノール等の還元性ガスを導入すると共に、他方の電極触媒層を酸素極として前記拡散層を介して空気、酸素等の酸化性ガスを導入する。このようにすると、燃料極側では、前記電極触媒層に含まれる触媒の作用により、前記還元性ガスからプロトンが生成し、前記プロトンは前記高分子電解質膜を介して、前記酸素極側の電極触媒層に移動する。そして、前記プロトンは、前記酸素極側の電極触媒層で、前記電極触媒層に含まれる触媒の作用により、該酸素極に導入される前記酸化性ガスと反応して水を生成する。従って、前記燃料極と酸素極とを導線により接続することにより電流を取り出すことができる。
【０００５】
従来、前記電極構造体では、前記高分子電解質膜としてパーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））が広く利用されている。前記パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物は、スルホン化されていることにより優れたプロトン導伝性を備えると共に、フッ素樹脂としての耐薬品性とを併せ備えているが、非常に高価であるとの問題がある。
【０００６】
そこで、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物に代わる比較的廉価なイオン導伝性材料を用いて、固体高分子型燃料電池用電極構造体を構成することが検討されている。前記廉価なイオン導伝性材料として、例えば、炭化水素系高分子化合物を挙げることができる。
【０００７】
ところが、前記炭化水素系高分子化合物は靱性に劣り、高分子電解質膜として前記電極構造体を構成することが難しい。前記炭化水素系高分子化合物の靱性を向上するために、該炭化水素系高分子化合物の主鎖に屈曲基を導入したり、イオン交換容量を低減させたりすることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、前述のようにして靱性を向上した前記炭化水素系高分子化合物を前記電極構造体の高分子電解質膜として用いたのでは、十分な発電性能を得ることが難しいとの不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、靱性に優れた高分子電解質膜を備えると共に発電性能に優れた固体高分子型燃料電池用電極構造体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は種々検討を重ねた結果、高分子電解質膜を構成する前記炭化水素系高分子化合物において、主鎖を構成する２価の芳香族残基の数と、該芳香族残基を結合するオキシ基の数との比の値を特定の範囲とすることにより、前記目的を達成できることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
そこで、本発明の固体高分子型燃料電池用電極構造体は、一対の電極触媒層と、両電極触媒層に挟持された高分子電解質膜とを備える固体高分子型燃料電池用電極構造体において、前記高分子電解質膜は、複数の２価の芳香族残基がオキシ基または芳香族残基を除く他の２価の基を介してまたは直接結合している主鎖（オキシ基のみと結合している２価の芳香族残基を含むものを除く）を備え、側鎖にスルホン化された芳香族基を備える高分子化合物からなり、前記主鎖に含まれる２価の芳香族残基の数をＸ、前記主鎖に含まれるオキシ基の数をＹとするときに、Ｘ／Ｙの値が２．０〜９．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電極構造体によれば、前記高分子化合物の主鎖に含まれる２価の芳香族残基のユニット数Ｘと、前記主鎖に含まれるオキシ基のユニット数Ｙとの比であるＸ／Ｙの値が２．０〜９．０の範囲にあることにより、前記高分子電解質膜の靱性とイオン導伝率とを優れたものにすることができる。この結果、前記高分子電解質膜を用いて容易に電極構造体を構成することができると共に、該電極構造体において優れた発電性能を得ることができる。
【００１３】
前記Ｘ／Ｙの値が２．０未満では前記高分子電解質膜において十分なイオン導伝率が得られず、前記Ｘ／Ｙの値が９．０を超えると前記高分子電解質膜において十分な靱性が得られない。
【００１４】
本発明の電極構造体において、前記高分子化合物の主鎖は、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位とを備え、さらに一般式（３）で表される第３の繰返し単位を備えていてもよい。
【００１５】
【化３】
0003878438.tif 000002
【００１６】
尚、本明細書において、前記電子吸引性基とは、−ＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−（ＣＦ2）p−（ｐは１〜１０の整数）、−Ｃ（ＣＦ3）2−、−ＣＯＯ−、−ＳＯ−、−ＳＯ2−等のハメット置換基常数がフェニル基のメタ位では０．０６以上、フェニル基のパラ位では０．０１以上の値となる２価の基をいう。また、本明細書において、前記電子供与性基とは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−等の２価の基をいう。
【００１７】
ここで、前記スルホン化は、電子吸引性基が結合していないベンゼン環に対してのみ起きる。従って、主鎖に一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位とを備える高分子化合物をスルホン化すると、第１の繰返し単位の主鎖となるベンゼン環と、第２の繰返し単位の各ベンゼン環にはスルホン酸基が導入されず、第１の繰返し単位の側鎖のベンゼン環にのみスルホン酸基が導入されることになる。そこで、前記高分子化合物では、第１の繰返し単位と第２の繰返し単位とのモル比を調整することにより、導入されるスルホン酸基の量を制御して、イオン導伝率と靱性とに優れた高分子電解質膜を得ることができる。
【００１８】
また、前記高分子化合物の主鎖は、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位と共に、一般式（３）で表される第３の繰返し単位を備えていることにより、オキシ基の数を制限しつつ、スルホン酸基を導入せずに高分子化合物に屈曲性を付与する構造を導入することができる。
【００１９】
本発明の電極構造体は、一方の面に酸化性ガスを供給すると共に、他方の面に還元性ガスを供給することにより発電する固体高分子型燃料電池を構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の電極構造体の構成を示す説明的断面図であり、図２はＸ／Ｙの値と高分子電解質膜の靱性との関係を示すグラフ、図３はＸ／Ｙの値と高分子電解質膜のイオン導伝率との関係を示すグラフである。
【００２１】
本発明の第１の実施形態の電極構造体は、図１示のように、一対の電極触媒層１，１と、両電極触媒層１，１に挟持された高分子電解質膜２と、各電極触媒層１，１の上に積層された拡散層３，３とからなる。
【００２２】
電極触媒層１は、触媒粒子とイオン導伝性高分子バインダーとからなる触媒ペーストを拡散層３上に触媒含有量が所定の量（例えば、０．５ｍｇ／ｃｍ2）となるようにスクリーン印刷し、乾燥させることにより形成されている。前記触媒粒子は、カーボンブラック（ファーネスブラック）に白金粒子を所定の重量比（例えば、カーボンブラック：白金＝１：１）で担持させることにより作成される。また、前記触媒ペーストは、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（例えば、デュポン社製ナフィオン（商品名））等のイオン導伝性高分子バインダー溶液に、前記触媒粒子を所定の重量比（例えば、触媒粒子：バインダー溶液＝１：１）で均一に分散させることにより調製される。
【００２３】
前記拡散層３は、下地層とカーボンペーパーとからなる。前記下地層は、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子とを所定の重量比（例えば、カーボンブラック：ＰＴＦＥ粒子＝４：６）で混合し、得られた混合物をエチレングリコール等の溶媒に均一に分散させたスラリーを前記カーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させることにより形成される。
【００２４】
拡散層３上にスクリーン印刷された前記触媒ペーストは、例えば６０℃で１０分間の乾燥を行い、次いで１２０℃で６０分間の減圧乾燥を行うことにより乾燥される。
【００２５】
高分子電解質膜２は、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位とを所定のモル比で重合させて得られる共重合体または、一般式（１）で表される第１の繰返し単位と、一般式（２）で表される第２の繰返し単位と、一般式（３）で表される第３の繰返し単位と、を所定のモル比で重合させて得られる共重合体のスルホン化物からなる。
【００２６】
【化４】
0003878438.tif 000003
【００２７】
前記一般式（１）で表される第１の繰り返し単位として用いるモノマーとしては、次式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン等を挙げることができる。
【００２８】
また、前記一般式（２）で表される第２の繰り返し単位として用いるモノマーとしては、次式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンまたは次式（６）で示される２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕スルホン等を挙げることができる。
【００２９】
また、前記一般式（３）で表される第３の繰り返し単位として用いるモノマーとしては、４，４’−ジクロロベンゾフェノン等を挙げることができる。
【００３０】
【化５】
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【００３１】
前記共重合体は、ポリマー分子量がポリスチレン換算重量平均分子量で、１万〜１００万の範囲にあることが好ましい。前記ポリマー分子量が１万未満では高分子電解質膜として好適な機械的強度が得られないことがあり、１００万を超えると後述のように成膜のために溶媒に溶解する際に溶解性が低くなったり、溶液の粘度が高くなり、取り扱いが難しくなる。
【００３２】
次に、前記共重合体に濃硫酸を加え、スルホン酸基を０．５〜３．０ミリグラム当量／ｇの範囲で含むようにスルホン化する。前記スルホン化物は、含有するスルホン酸基の量が０．５ミリグラム当量／ｇ未満であるときには十分なイオン導伝率を得ることができない。また、含有するスルホン酸基の量が３．０ミリグラム当量／ｇを超えると十分な靱性が得られず、後述の電極構造体を構成する際に取り扱いが難しくなる。
【００３３】
次に、前記共重合体のスルホン化物を、Ｎ−メチルピロリドンに溶解して高分子電解質溶液とし、該高分子電解質溶液からキャスト法により成膜し、オーブンにて乾燥することにより、例えば、乾燥膜厚５０μｍの高分子電解質膜を作成する。
【００３４】
図１示の電極構造体は、高分子電解質膜２を前記電極の電極触媒層１側で挟持し、ホットプレスを行うことにより得られる。前記ホットプレスは、例えば１５０℃、２．５ＭＰａで１分間行う。
【００３５】
図１示の電極構造体は、拡散層３，３の上にさらにガス通路を兼ねるセパレータを積層することにより、固体高分子型燃料電池を構成することができる
次に、本実施形態の実施例と比較例とを示す。
【００３６】
【実施例１】
本実施例では、まず、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、６：２：２のモル比で重合させ、式（７）の共重合体（ｐ：ｑ：ｒ＝６：２：２）を得た。
【００３７】
【化６】
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【００３８】
次に、前記共重合体に濃硫酸を加えてスルホン化し、イオン交換容量２．０ｍｅｑ／ｇのスルホン化物を得た。次に、前記共重合体のスルホン化物を、Ｎ−メチルピロリドンに溶解して高分子電解質溶液とし、該高分子電解質溶液からキャスト法により成膜し、オーブンにて乾燥することにより、乾燥膜厚５０μｍの膜を作成し、高分子電解質膜２とした。
【００３９】
次に、カーボンブラック（ファーネスブラック）に白金粒子を、カーボンブラック：白金＝１：１の重量比で担持させ、触媒粒子を作成した。次に、パーフルオロアルキレンスルホン酸高分子化合物（デュポン社製ナフィオン（商品名））の溶液をイオン導伝性高分子バインダーとして、該バインダーに前記触媒粒子を、バインダー：カーボンブラック＝１：１の重量比で均一に分散させ、触媒ペーストを調製した。
【００４０】
次に、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子とをカーボンブラック：ＰＴＦＥ粒子＝４：６の重量比で混合し、得られた混合物をエチレングリコール等の溶媒に均一に分散させたスラリーをカーボンペーパーの片面に塗布、乾燥させて下地層とし、該下地層とカーボンペーパーとからなる拡散層３を２つ作成した。
【００４１】
次に、各拡散層３上に、前記触媒ペーストを、白金含有量が０．５ｍｇ／ｃｍ2となるようにスクリーン印刷し、乾燥させることにより電極触媒層１とし、電極触媒層１と拡散層３とからなる一対の電極を作成した。
【００４２】
次に、高分子電解質膜２を前記電極の電極触媒層１側で挟持し、ホットプレスを行って図１示の電極構造体を得た。
【００４３】
次に、高分子電解質膜２を構成する高分子化合物（式（７）で表される共重合体のスルホン化物）の主鎖に含まれる２価の芳香族残基の数Ｘと、オキシ基（−Ｏ−）の数Ｙとの比Ｘ／Ｙの値の算出方法について説明する。
【００４４】
式（７）の共重合体の主鎖において、前記第１の繰返し単位は、４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノンの２価残基のみからなるので、２価の芳香族残基を１個含み、オキシ基は０である。また、前記第２の繰返し単位は、２価の芳香族残基としてのフェニレン基（−Ｃ6Ｈ4−）を６個含み、オキシ基を２個含んでいる。そして、式（７）の共重合体の主鎖において、前記第３の繰返し単位は、２価の芳香族残基としてのフェニレン基（−Ｃ6Ｈ4−）を２個含み、オキシ基は０である。
【００４５】
従って、式（７）の共重合体の主鎖において、２価の芳香族残基の数ＸはＸ＝１×ｐ＋６×ｒ＋２×ｑで算出することができ、オキシ基の数ＹはＹ＝２×ｒで算出することができる。
【００４６】
本実施例では、ｐ：ｑ：ｒ＝６：２：２であるから、Ｘ＝２２、Ｙ＝４であり、Ｘ／Ｙ＝５．５となる。
【００４７】
次に、本実施例の電極構造体について、前記高分子電解質膜２の靱性、イオン導伝率と、該電極構造体の発電性能とを評価した。
【００４８】
前記靱性は、前記高分子電解質膜２をＪＩＳ７号ダンベルに加工し、チャック間距離２０ｍｍ、クロスヘッドスピード５０ｍｍ／分、温度２５℃、相対湿度５０％の条件下、引張り破断伸びとして測定した。結果を表１に示す。また、Ｘ／Ｙの値と靱性（引張り破断伸び）との関係を図２に示す。
【００４９】
前記イオン導伝率は、前記高分子電解質膜２を２枚の白金電極で挟持し、温度８５℃、相対湿度９０％の条件下、交流２端子法（周波数１０ｋＨｚ）で測定した。結果を表１に示す。また、Ｘ／Ｙの値とイオン導伝率との関係を図３に示す。
【００５０】
前記発電性能は、前記電極構造体を単セルとし、一方の拡散層３の側を酸素極として空気を供給すると共に、他方の拡散層３の側を燃料極として純水素を供給して発電を行った。発電条件は、温度９０℃、燃料極側の相対湿度５０％、酸素極側の相対湿度８０％とした。このとき、電流密度０．５Ａ／ｃｍ2でのセル電圧を測定し、０．４Ｖ以上あれば、良好な発電性能を有するものと評価した。結果を表１に示す。
【００５１】
【実施例２】
本実施例では、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、６：３：１のモル比で重合させ、式（７）の共重合体（ｐ：ｑ：ｒ＝６：３：１）を得た以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００５２】
本実施例ではｐ：ｑ：ｒ＝６：３：１であるので、Ｘ＝１８、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝９．０となる。
【００５３】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００５４】
【実施例３】
本実施例では、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、６：１：３のモル比で重合させ、式（７）の共重合体（ｐ：ｑ：ｒ＝６：１：３）を得た以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００５５】
本実施例ではｐ：ｑ：ｒ＝６：１：３であるので、Ｘ＝２６、Ｙ＝６であり、Ｘ／Ｙ＝４．３となる。
【００５６】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００５７】
【実施例４】
本実施例では、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）を全く用いずに、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、５：５のモル比で重合させ、式（８）の共重合体（ｐ：ｒ＝５：５）を得て、該共重合体のスルホン化物を高分子電解質膜２とした以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００５８】
【化７】
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【００５９】
式（８）の共重合体は、前記式（７）の共重合体においてｑ＝０の場合に相当するので、実施例１の場合と同様にしてＸ、Ｙ、Ｘ／Ｙを算出することができる。本実施例ではｐ：ｒ＝５：５、ｑ＝０であるので、Ｘ＝３５、Ｙ＝１０であり、Ｘ／Ｙ＝３．５となる。
【００６０】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００６１】
【実施例５】
本実施例では、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）を全く用いずに、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、９：１のモル比で重合させ、式（８）の共重合体（ｐ：ｒ＝９：１）を得て、該共重合体のスルホン化物を高分子電解質膜２とした以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００６２】
本実施例ではｐ：ｒ＝９：１、ｑ＝０であるので、Ｘ＝１５、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝７．５となる。
【００６３】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００６４】
【実施例６】
本実施例では、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）を全く用いずに、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、９：１５のモル比で重合させ、式（８）の共重合体（ｐ：ｒ＝９：１５）を得て、該共重合体のスルホン化物を高分子電解質膜２とした以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００６５】
本実施例ではｐ：ｒ＝９：１５、ｑ＝０であるので、Ｘ＝９９、Ｙ＝３０であり、Ｘ／Ｙ＝３．３となる。
【００６６】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００６７】
【実施例７】
本実施例では、式（７）の共重合体に替えて、式（９）で示されるポリエーテル系共重合体を用い、該ポリエーテル系共重合体に濃硫酸を加えてスルホン化して得られたイオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇのスルホン化物を高分子電解質膜２とした以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００６８】
【化８】
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【００６９】
式（９）のポリエーテル系共重合体の主鎖は、２価の芳香族残基としてのフェニレン基を４個含み、オキシ基を２個含んでいる。従って、本実施例では、Ｘ＝４、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝２．０となる。
【００７０】
次に、本実施例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００７１】
【比較例１】
本比較例では、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、５：４：１のモル比で重合させ、式（７）の共重合体（ｐ：ｑ：ｒ＝５：４：１）を得た以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００７２】
本比較例ではｐ：ｑ：ｒ＝５：４：１であるので、Ｘ＝１９、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝９．５となる。
【００７３】
次に、本比較例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００７４】
【比較例２】
本比較例では、式（４）で示される２，５−ジクロロ−４’−（４−フェノキシフェノキシ）ベンゾフェノン（第１の繰返し単位）と、４，４’−ジクロロベンゾフェノン（第３の繰返し単位）と、式（５）で示される２，２−ビス〔４−｛４−（４−クロロベンゾイル）フェノキシ｝フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（第２の繰返し単位）とを、４：５：１のモル比で重合させ、式（７）の共重合体（ｐ：ｑ：ｒ＝４：５：１）を得た以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００７５】
本比較例ではｐ：ｑ：ｒ＝４：５：１であるので、Ｘ＝２０、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝１０．０となる。
【００７６】
次に、本比較例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００７７】
【比較例３】
本比較例では、式（７）の共重合体に替えて、式（１０）で示されるポリエーテルエーテルケトンを用い、該ポリエーテルエーテルケトンに濃硫酸を加えてスルホン化して得られたイオン交換容量１．５ｍｅｑ／ｇのスルホン化物を高分子電解質膜２とした以外は、実施例１と全く同一にして図１示の電極構造体を得た。
【００７８】
【化９】
0003878438.tif 000008
【００７９】
式（１０）のポリエーテルエーテルケトンの主鎖は、２価の芳香族残基としてのフェニレン基を３個含み、オキシ基を２個含んでいる。従って、本比較例では、Ｘ＝３、Ｙ＝２であり、Ｘ／Ｙ＝１．５となる。
【００８０】
次に、本比較例の電極構造体について、実施例１と同一にして、靱性、イオン導伝率、発電性能を評価した。結果を表１、図２、図３に示す。
【００８１】
【表１】
0003878438.tif 000009
【００８２】
表１、図２、図３の結果から明らかなように、高分子電解質膜２を形成する高分子化合物の主鎖における２価の芳香族残基の数Ｘと、オキシ基の数Ｙとの比Ｘ／Ｙの値が２．０〜９．０の範囲にある実施例１〜７の電極構造体は、いずれも靱性（引張り破断伸び）及びイオン導伝率に優れた高分子電解質膜２を備え、発電性能も良好である。
【００８３】
これに対して、高分子電解質膜２を形成する高分子化合物の主鎖における前記Ｘ／Ｙの値が９．０を超える比較例１，２の電極構造体は、高分子電解質膜２のイオン導伝率には優れているものの、靱性に劣ることが明らかである。また、また、高分子電解質膜２を形成する高分子化合物の主鎖における前記Ｘ／Ｙの値が２．０未満である比較例３の電極構造体は、高分子電解質膜２の靱性には優れているものの、イオン導伝率に劣り、該電極構造体の発電性能も不良であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極構造体の構成を示す説明的断面図。
【図２】Ｘ／Ｙの値と高分子電解質膜の靱性との関係を示すグラフ。
【図３】Ｘ／Ｙの値と高分子電解質膜のイオン導伝率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…電極触媒層、  ２…高分子電解質膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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