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プロトン伝導体、プロトン伝導体の製造方法、及び燃料電池 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015584
整理番号 5009
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2015-150728
公開番号 特開2017-033704
出願日 平成27年7月30日(2015.7.30)
公開日 平成29年2月9日(2017.2.9)
発明者
  • 板倉 智也
  • 土方 啓暢
  • 堀毛 悟史
  • 北川 進
出願人
  • 株式会社デンソー
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 プロトン伝導体、プロトン伝導体の製造方法、及び燃料電池 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】イオン伝導率が高いプロトン伝導体、そのプロトン伝導体の製造方法、及び燃料電池を提供すること。
【解決手段】金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、前記オキソアニオン及び/又は前記プロトン配位性分子が、前記金属イオンに配位して配位高分子を形成し、少なくとも一部が非晶質であることを特徴とするプロトン伝導体。前記金属イオンとしては、例えば、カドミウムイオン、マンガンイオン、及びコバルトイオンから成る群から選ばれる1種以上が挙げられる。前記オキソアニオンとしては、例えば、リン酸イオン、リン酸水素イオン、及びリン酸二水素イオンから成る群から選ばれる1種以上が挙げられる。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要


従来、固体高分子型燃料電池を構成する電解質材料の作動温度は100℃未満であった。また、従来の電解質材料では、膜中の水を介してイオン伝導が生じるため、電解質材料の水分を管理するシステムが必要であった。



固体高分子型燃料電池システムの低コスト化、及びシステムの簡素化の観点から、作動温度が100℃以上であり、かつ無加湿又は低加湿の条件で作動する電解質材料が望まれている。特許文献1には、そのような電解質材料が提案されている。

産業上の利用分野


本発明は、プロトン伝導体、プロトン伝導体の製造方法、及び燃料電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属イオン、オキソアニオン、及びプロトン配位性分子を含み、
前記オキソアニオン及び/又は前記プロトン配位性分子が、前記金属イオンに配位して配位高分子を形成し、
少なくとも一部が非晶質であることを特徴とするプロトン伝導体。

【請求項2】
請求項1に記載のプロトン伝導体であって、
前記金属イオンが、カドミウムイオン、マンガンイオン、及びコバルトイオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とするプロトン伝導体。

【請求項3】
請求項1又は2に記載のプロトン伝導体であって、
前記オキソアニオンが、リン酸イオン、リン酸水素イオン、及びリン酸二水素イオンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とするプロトン伝導体。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載のプロトン伝導体であって、
前記プロトン配位性分子が、イミダゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、及びこれらの誘導体から成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とするプロトン伝導体。

【請求項5】
請求項1~3のいずれか1項に記載のプロトン伝導体であって、
前記プロトン配位性分子が、一般式R-NH2で表される第一級アミン、一般式R1(R2)-NHで表される第二級アミン、一般式R1(R2)(R3)-Nで表される第三級アミン、炭素直鎖ジアミン、飽和環状アミン、及び飽和環状ジアミンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とするプロトン伝導体。
(R、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、及び複素環基のうちのいずれかを示す。)

【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項に記載のプロトン伝導体であって、
さらに、金属酸化物、有機ポリマー、及びアルカリ金属イオンから成る群から選ばれる1種以上である添加材料を含むことを特徴とするプロトン伝導体。

【請求項7】
前記金属イオンを含む金属化合物、前記オキソアニオン、及び前記プロトン配位性分子を200℃以下の温度において混合し、機械的エネルギーを加えることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のプロトン伝導体の製造方法。

【請求項8】
前記金属イオンを含む金属化合物、前記オキソアニオン、前記プロトン配位性分子、及び前記添加材料を200℃以下の温度において混合し、機械的エネルギーを加えることを特徴とする請求項6に記載のプロトン伝導体の製造方法。

【請求項9】
請求項7又は8に記載のプロトン伝導体の製造方法であって、
ボールミル又はプレス機械を用いて前記機械的エネルギーを加えることを特徴とするプロトン伝導体の製造方法。

【請求項10】
請求項1~6のいずれか1項に記載のプロトン伝導体から成る電解質を有する燃料電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015150728thum.jpg
出願権利状態 公開
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