氢能专利库

提供能够分别长时间维持良好的发电性能或良好的电解性能的膜‑催化剂层结构体。一种膜‑催化剂层结构体，其中，第一催化剂层和第二催化剂层夹着至少包含高分子电解质膜的隔膜对置，上述第一催化剂层和第二催化剂层包含铂元素和/或铱元素作为第一金属，上述第一催化剂层和/或第二催化剂层还包含选自金、银、铜、镍、钯、钴、铑、铁、钌、锇中的至少一种元素作为第二金属，上述隔膜包含具有含氮杂环的化合物N。

一种碳纤维片，由碳纤维和粘结材料构成，在该碳纤维片中包含碳纤维片整体的体积的40体积%以上的具有比碳纤维的截面积的10倍大的截面积的粘结材料所占的区域，在从具有50%填充率且最靠近一个表面的面到具有50%填充率且最靠近另一个表面的面的区间中，将所述碳纤维片利用与所述一个表面平行的面在与面垂直的方向上三等分，关于这样得到的层，当将靠近各表面的层之中的、层的填充率大的层记为层X、且层的填充率小的层记为层Y，将位于层X与层Y之间的层记为层Z时，层Z的层的填充率最大，层Y和层Z的层的填充率的比率Z/Y为1.8以下。在此，50%填充率是指从碳纤维片的一个表面朝向另一个表面，每碳纤维直径的1/3的厚度就测定面的填充率，接着求出所得到的所述面的填充率的平均值，进而所得到的所述平均值的50%的值。而且，层的填充率是指形成层的每2.3μm厚度的面的填充率的平均值。能够得到制造成本低且兼具高的弹性和弹力减弱特性的电阻低的碳纤维片。

提供一种在燃料电池中保湿性和排水性优异、并且具有低电流密度和高电流密度下良好的发电性能的气体扩散电极基材。一种气体扩散电极基材，其是在导电性多孔质基材的至少一面具有微多孔层的气体扩散电极基材，在所述微多孔层中具有含有有机高分子的填料，所述填料在1000℃下加热10分钟后的碳化收率为55%以上，且所述填料的平均粒径为5~60μm，在所述微多孔层100质量%中含有所述填料10～45质量%，所述微多孔层表面的算术平均粗糙度Sa为5～20μm。

以提供在超过100℃的温度区域中不易断裂并且不易产生褶皱、歪斜的聚芳硫醚膜作为课题，其解决手段是一种双轴取向聚芳硫醚膜，其以聚芳硫醚(PAS)树脂作为主要构成成分，与主取向轴正交的方向的130℃下测得的弹性模量(YA130)和与主取向轴正交的方向的25℃下的弹性模量(YA25)之比YA130/YA25为0.25以上且0.80以下，该方向的130℃热收缩率为‑1.2%以上且1.2%以下。

提供燃料电池用气体扩散电极基材，其排水性高、耐溢流性优异，可表现高的发电性能，进而生产率高。气体扩散电极基材，其是由在一面具有包含碳质粉末和防水性物质的微孔层的导电性多孔基材形成的长尺寸气体扩散电极基材，其中，从该微孔层的上面观察到的直线状裂纹中的65％以上从气体扩散电极基材的宽度方向倾斜45°～90°。

一种高分子电解质材料，其由嵌段共聚物构成，所述嵌段共聚物分别具有含有离子性基团的链段(以下称为“离子性链段”)和不含有离子性基团的链段(以下称为“非离子性链段”)，所述高分子电解质材料具有相分离结构，并且满足下述条件1和条件2中的至少一者。＜条件1＞通过广角X射线衍射测定的所述高分子电解质材料的饱和结晶度为5％以上且30％以下，＜条件2＞所述高分子电解质材料的离子交换容量(IEC)为1.8meq/g以上且3.0meq/g以下，并且所述高分子电解质材料的IEC(meq/g)与通过差示扫描量热分析法测定的所述高分子电解质材料的结晶热(J/g)的乘积为35.0以上且47.0以下。提供具有良好的机械耐久性及优异的质子传导性的高分子电解质材料。

本发明提供适用于气体扩散电极的碳片材，所述气体扩散电极能够防止向设置在隔离膜上的气体流路塌陷，且不使垂直于面的方向的电阻恶化。实现上述目的的本发明的碳片材具有第1表面和位于第1表面的相反侧的第2表面，将特定的区间在厚度方向上进行20等分而设为20个层时，第1表面侧的最表面层的纤维取向度为1.20以上且3.00以下，将由前述层之中满足特定的条件的连续层所形成的区域记作第1表面侧区域，将由前述层之中不包括在第1表面侧区域中的层所形成的区域记作第2表面侧区域时，前述第1表面侧区域的厚度为碳片材整体的厚度的40％以下，前述第2表面侧区域的平均纤维取向度与前述第1表面侧的最表面层的纤维取向度之差大于0.10。

一种高分子电解质成型体，其特征在于，在通过小角X射线散射观察到的相分离结构的平均周期尺寸中，大气中测得的平均周期尺寸和水中测得的平均周期尺寸满足水中测得的平均周期尺寸/大气中测得的平均周期尺寸≦2.20，通过所述高分子电解质成型体，实现具有优异的质子传导性并且机械强度及化学稳定性也优异的高分子电解质成型体。

本发明是一种嵌段共聚物，其具有含离子性基的链段(以下称为“离子性链段”)和不含离子性基的链段(以下称为“非离子性链段”)各一个以上，所述离子性链段和所述非离子性链段中的至少一者是嵌段共聚物，其具有由芳香族烃类聚合物形成的结构单元(以下简称为“结构单元”)和连接所述结构单元彼此的第一接头(L1)。提供了能够实现低加湿条件下高的质子传导性、优异的机械强度和化学稳定性、工序性提高的嵌段共聚物、以及使用了该嵌段共聚物的高分子电解质材料。

本发明的课题在于缩短燃料电池单元的熟化时间。为了解决上述课题，本发明的气体扩散电极基材制品的硫酸含量为1.1μg/cm2以下。此外，本发明的固体高分子型燃料电池组装有本发明的气体扩散电极基材制品。

本发明提供一种即使在高温条件下高分子电解质膜也能够充分加湿，能够得到优异的发电性能的燃料电池的运转方法。本发明是一种燃料电池的运转方法，所述燃料电池具备具有电解质膜、催化剂层和气体扩散层的膜电极复合体，所述运转方法的特征在于，包含将所述燃料电池的运转温度设定为100℃以上的工序，在所述工序中使向燃料电池供给的供给气体的相对湿度为70％以上，并且使所述供给气体的背压为330kPa以上。

本发明为复合高分子电解质膜，其包含高分子电解质和多孔质基材，所述复合高分子电解质膜的每单位宽度的干燥拉伸弹性模量为100N/cm以上，每单位宽度的含水拉伸弹性模量为35N/cm以上。通过提高电解质膜的机械特性，从而提供实现良好的干湿循环耐久性的电解质膜。

本发明的目的在于克服现有技术的缺点而提供兼顾耐干化性和耐溢流性、且发电性能良好的低成本的气体扩散电极。本发明为气体扩散电极，其是在导电性多孔质基材的至少单面具有包含导电性微粒的微多孔层的气体扩散电极，在前述微多孔层的厚度方向的截面中观测到的面积为0.25μm2以上的细孔中，圆形度为0.5以上的细孔的比率(个数基准)为50％以上且100％以下。

本发明的微孔层能够得到生产率高、发电性能和耐久性高的燃料电池。本发明为气体扩散电极基材，其在导电性多孔质基材的一侧具有微孔层，上述导电性多孔质基材包含碳纤维和树脂碳化物，且密度在0.25～0.39g/cm3的范围内，细孔众数直径在30～50μm的范围内，上述微孔层包含碳质粉末和氟树脂，且表面粗糙度为2.0～6.0μm，空隙率为50～95％，细孔众数直径为0.050～0.100μm。

本发明的课题在于提供使燃料电池的发电性能提高的气体扩散层。气体扩散层具有碳片材和在前述碳片材的至少一面上的微多孔层，当从前述气体扩散层的单侧沿面垂直方向以0.5MPa的压力对前述气体扩散层中任意选择的宽度为10mm且进深为3mm的区域进行压缩时，将氧沿面内方向从气体扩散层内部透过的“面内氧透过系数”设为A，将以2Mpa对前述气体扩散层的面垂直方向进行压缩时的“电阻”设为B，将从A中减去以60乘B所得的数、再加上310而得到的数设为“面内氧透过系数和电阻的兼顾性指标”C时，满足C为0以上的关系。

本发明的微孔层可获得生产率高、发电性能和耐久性高的燃料电池。本发明是一种微孔层，其为包含具有5nm以上且10μm以下的纤维直径的长径比为10以上的纤维状碳化物的微孔层，前述碳化物的氧/碳元素比为0.02以上。

本发明的目的在于获得一种气体扩散电极，在将其用于燃料电池时，可获得排水性高、能良好地维持发电性能、尤其在低温(40℃)时的发电性能高的燃料电池。为了实现该目的，本发明具有以下构成。即，气体扩散电极，其为在导电性多孔质基材的至少单面具有微多孔层的气体扩散电极，所述微多孔层具有长径为3～10μm的氟化合物区域、以及长径为3～10μm的空隙。

本发明的目的在于提供一种气体扩散电极，其能兼得耐干化性和耐水淹性，在宽的温度区域发电性能良好。为了实现上述目的，本发明具有以下的构成：上述气体扩散电极在导电性多孔基材的至少一面具有微多孔层，微多孔层具有与导电性多孔基材相接的第1微多孔层和与该第1微多孔层相接的致密层，致密层的厚度为1μm以上，将配置于导电性多孔基材的至少一面的微多孔层的细孔径0.15μm～1μm的细孔的平均数密度设为A时，致密层的细孔径0.15μm～1μm的细孔的平均数密度B为1.3A以上。

本发明的目的在于提供兼具耐干涸性和耐溢流性且作为燃料电池的发电性能良好的气体扩散电极。为了实现上述目的，本发明具有以下的构成。即，一种气体扩散电极，是在导电性多孔基材的至少单面具有微多孔层的气体扩散电极，将在厚度方向三等分上述微多孔层的与表面垂直的截面而得到的区域从上述导电性多孔基材侧起依次设为第1区域、第2区域、第3区域时，上述第3区域的氟强度为上述第2区域的氟强度的0.8～1.2倍。

本发明的课题是提供一种气体扩散电极基材，其优异地抑制高电流密度下的发电性能的降低，并且能够抑制输送时的断裂和结构被破坏，而且能够稳定地生产。一种碳片和气体扩散电极基材，所述碳片是至少包含碳纤维的多孔碳片，厚度为30～95μm，气体透过阻力为0.5～8.8Pa，拉伸强度为5～50N/cm；所述气体扩散电极基材在至少包含碳纤维的多孔碳片的至少一侧的面上，具有至少包含导电性填料的微孔层，并且，将所述气体扩散电极基材在厚度方向上分为小孔部和大孔部时，大孔部的厚度为3～60μm。