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公開番号2024098213
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-23
出願番号2023001533
出願日2023-01-10
発明の名称フィルム、及びこれを用いる固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材
出願人東洋紡株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類H01M 8/0273 20160101AFI20240716BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温機械特性や高温耐加水分解性に優れるだけでなく、厚みの均一性や打ち抜き加工性が良好なフィルム、及びこれを用いる固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材を提供する。
【解決手段】 4-メチル-1-ペンテンに由来する構成単位を全単位に対して90モル%以上含み融点が240℃以上である重合体A1と、ガラス転移温度が170℃以上である樹脂A2を、その合計量として90質量%以上含むA層を少なくとも1層有するフィルムであって、前記重合体A1と前記樹脂A2の質量比A1/A2が95/5～50/50の範囲であることを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
４－メチル－１－ペンテンに由来する構成単位を全単位に対して９０モル％以上含み融点が２４０℃以上である重合体Ａ１と、ガラス転移温度が１７０℃以上である樹脂Ａ２を、その合計量として９０質量％以上含むＡ層を少なくとも１層有するフィルムであって、
前記重合体Ａ１と前記樹脂Ａ２の質量比Ａ１／Ａ２が９５／５～５０／５０の範囲であるフィルム。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記Ａ層を１２０℃１００％ＲＨ下で保持した前後において、引張試験によって測定する最大応力の初期値に対する保持率が６０％となる時間が、フィルム面内方向の少なくとも１方向について２０００時間以上である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項３】
前記樹脂Ａ２が環状オレフィン系樹脂である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項４】
前記質量比Ａ１／Ａ２が９５／５～８７／１３の範囲である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項５】
更に、熱融着性層を少なくとも１層有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項６】
固体高分子形燃料電池の電解質膜の外周縁部を補強するための固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材に使用される、請求項１に記載のフィルム。
【請求項７】
固体高分子形燃料電池の電解質膜の外周縁部を補強するための固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材であって、請求項１～６いずれかに記載のフィルムを含む、固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリメチルペンテン系樹脂のブレンド体を含むフィルム、及びこれを用いる固体高分子形燃料電池の電解質膜用補強部材に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池は電解質膜の両面に電極が配置され、水素と酸素の電気化学反応により発電する電池である。発電時に発生するのは水のみであるため、クリーンエネルギーシステムとして注目されている。その中でも固体高分子形燃料電池は作動温度が比較的低く、起動時間が短いという利点があるため、自動車、船舶等の移動体用の電池としての普及が期待されている。しかしながら、電極に高価な白金系触媒が必要なこともあってまだまだ高価であり、製造コストの低下が望まれている。
【０００３】
燃料電池は作動温度を高めることにより、出力密度が高くなり、小型化できるため、価格を下げる方策のひとつとして、作動最大温度を高くすることが検討されている。固体高分子形燃料電池の一般的な作動最大温度は９０～９５℃であるが、今後は１２０℃程度となり、燃料電池に使用される樹脂部材には、水存在下での高温長期耐久性（高温耐加水分解性）の向上が求められる（２０２２年公開ＮＥＤＯ技術開発ロードマップ（ＨＤＥＶ用燃料電池）https://www.nedo.go.jp/library/battery_hydrogen.html参照）。
【０００４】
固体高分子形燃料電池は、樹脂製の補強枠によって補強された固体高分子からなる電解質膜と電極との接合体、ガス拡散層等が２枚の金属等からなるセパレーターで狭持されたセルが発電単位となる。補強枠とセパレーターはホットメルト接着剤で接着される構成が一般的である。ホットメルト接着剤の融点は、燃料電池の作動温度より十分に高くないと、作動中に接着剤が融けて水素、酸素が漏れてしまう可能性がある。従って、作動温度が１２０℃程度となる場合は、ホットメルト接着剤の融点は最低でも１５０℃以上、その接着加工温度は接着剤を十分に融かすためにさらに高く１７０～１８０℃とする必要がある。このため補強枠には１７０～１８０℃近傍での高温機械特性の向上も求められる。
【０００５】
このような補強枠に用いるフィルムとしては、例えば、特許文献１には、燃料電池セルの周縁部に電解質膜を機械的に補強する補強枠を備えること、補強枠としてポリエチレンナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）の２軸延伸フィルムを用いることが開示されている。しかしながら、１２１℃１００％ＲＨでの高温長期耐久時間は高々２００時間程度であり、上記のような要求に対して十分ではなかった。
【０００６】
一方、ポリメチルペンテン系樹脂は、高温長期耐久性に優れる物質であり、且つポリオレフィン系樹脂のなかでは耐熱性が良好なため、比較的高温を想定した種々の用途に使用されている。
【０００７】
例えば特許文献２には、離型フィルムの離型層として、ポリメチルペンテン系樹脂を使用することが提案されている。また、この文献には、１７５℃での離型層の貯蔵弾性率Ｅ’が３０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下であることが開示されている。しかし、貯蔵弾性率がこの範囲であると、上記のような高温での接着加工が行なわれる用途に対しては、高温機械特性が十分とは言えなかった。
【０００８】
特許文献３には、合成皮革製造用離型シートの離型層として、ガラス転移温度が１５０℃以上の環状オレフィン系樹脂とポリメチルペンテン系樹脂とを含む環状オレフィン系樹脂組成物を主成分とする離型層が提案されている。また、この文献には、環状オレフィン系樹脂組成物の１５０℃における貯蔵弾性率Ｅ’が１００ＭＰａ以上であることが開示されている。
【０００９】
更に、特許文献４には、第１の表面層／第１の中間層／基材層／第２の中間層／第２の表面層からなる積層体の基材層として、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、メチルペンテンポリマー、からなる群より選択される１種以上を用いるのが好ましいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許第４９４４４１９号公報
特開２０２１－１９４８７１号公報
特開２００９－２７９８３８号公報
特開２０１８－１３５４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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