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公開番号2025131150
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028701
出願日2024-02-28
発明の名称固体高分子電解質形燃料電池
出願人学校法人上智学院
代理人個人
主分類H01M 8/1004 20160101AFI20250902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の耐久性を向上する。
【解決手段】燃料電池100は、電解質膜107の両面に電極が接合された膜電極接合体115と、膜電極接合体115に設けられたラジカルクエンチャーとを含み、ラジカルクエンチャーが安定ラジカルを有する高分子を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜の両面に電極が接合された膜電極接合体と、
前記膜電極接合体に設けられたラジカルクエンチャーと、
を含み、
前記ラジカルクエンチャーが、安定ラジカルを有する高分子を含む、固体高分子電解質形燃料電池。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
安定ラジカルを有する前記高分子と高分子電解質とのポリマーブレンドを含む、請求項１に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項３】
安定ラジカルを有する前記高分子が、一方または両方の前記電極に設けられている、請求項１または２に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項４】
前記電極の単位面積当たりの前記安定ラジカルの含有量が、ラジカル一つが含まれる繰り返し単位を1 unitとした場合、1.0×10
-8
unit mol cm
-2
以上2.0×10
-7
unit mol cm
-2
以下である、請求項３に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項５】
安定ラジカルを有する前記高分子の多孔質膜を含む、請求項１に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項６】
前記多孔質膜が前記電解質膜に設けられている、請求項５に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項７】
前記安定ラジカルが、Ｎ－オキシラジカル、ヒドラゾキシルおよびＮ－オキシのポリラジカルからなる群から選択される一種または二種以上を含む、請求項１、２および５いずれか一項に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項８】
安定ラジカルを有する前記高分子が、分子構造中に、Ｎ－オキシル化合物、ガルビノキシル、フェルダジルおよびトリチルからなる群から選択される一または二以上の安定ラジカル化合物由来の基を含む、請求項１、２および５いずれか一項に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【請求項９】
安定ラジカルを有する前記高分子が、側鎖に前記安定ラジカルを有する、ビニル（共）重合体、オキシアルキレン（共）重合体、フェニレン（共）重合体、ポリエーテルケトン（共）重合体、ポリスルホン（共）重合体およびポリイミド（共）重合体からなる群から選択される一または二以上の重合体である、請求項１、２および５いずれか一項に記載の固体高分子電解質形燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質形燃料電池に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質形燃料電池では、副反応による過酸化水素およびラジカルの発生により、経時的に電解質膜の劣化が進行する。電解質膜の劣化の抑制に関する技術として、セリウムイオンをラジカルクエンチャーとして用いる方法がある。
【０００３】
また、技術用途は異なるが、特許文献１（韓国公開特許第１０－２０２０－００４６４７１号公報）には、特定の化学構造を骨格として有する炭化水素系高分子を製造する高分子製造工程と、炭化水素系高分子をハロゲン化するハロゲン化高分子製造工程と、Ｎ，Ｎ，２，２，６，６－ヘキサメチルピペリジン－４－アミンを利用した四級化反応を経て陰イオン伝導性基を有するポリマーを製造する工程と、陰イオン伝導性基を有するポリマーのピペリジン基を酸化させる工程を含む、鎖延長基を有する陰イオン交換材料の製造方法について記載されている（請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
韓国公開特許第１０－２０２０－００４６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラジカルクエンチャーとして前述のセリウムイオン等の金属イオンを用いる場合、燃料電池の発電中に金属イオンが水分子とともに移動しやすいため、耐久性を長期間確保するという点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、燃料電池の耐久性を向上する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下の固体高分子電解質形燃料電池が提供される。
［１］電解質膜の両面に電極が接合された膜電極接合体と、
前記膜電極接合体に設けられたラジカルクエンチャーと、
を含み、
前記ラジカルクエンチャーが、安定ラジカルを有する高分子を含む、固体高分子電解質形燃料電池。
［２］安定ラジカルを有する前記高分子と高分子電解質とのポリマーブレンドを含む、［１］に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［３］安定ラジカルを有する前記高分子が、一方または両方の前記電極に設けられている、［１］または［２］に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［４］前記電極の単位面積当たりの前記安定ラジカルの含有量が、ラジカル一つが含まれる繰り返し単位を1 unitとした場合、1.0×10
-8
unit mol cm
-2
以上2.0×10
-7
unit mol cm
-2
以下である、［３］に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［５］安定ラジカルを有する前記高分子の多孔質膜を含む、［１］に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［６］前記多孔質膜が前記電解質膜に設けられている、［５］に記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［７］前記安定ラジカルが、Ｎ－オキシラジカル、ヒドラゾキシルおよびＮ－オキシのポリラジカルからなる群から選択される一種または二種以上を含む、［１］乃至［６］いずれか一つに記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［８］安定ラジカルを有する前記高分子が、分子構造中に、Ｎ－オキシル化合物、ガルビノキシル、フェルダジルおよびトリチルからなる群から選択される一または二以上の安定ラジカル化合物由来の基を含む、［１］乃至［７］いずれか一つに記載の固体高分子電解質形燃料電池。
［９］安定ラジカルを有する前記高分子が、側鎖に前記安定ラジカルを有する、ビニル（共）重合体、オキシアルキレン（共）重合体、フェニレン（共）重合体、ポリエーテルケトン（共）重合体、ポリスルホン（共）重合体およびポリイミド（共）重合体からなる群から選択される一または二以上の重合体である、［１］乃至［８］いずれか一つに記載の固体高分子電解質形燃料電池。
【０００８】
なお、これらの各構成の任意の組み合わせや、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態における燃料電池の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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