[发明专利]膜电极接合体

说明书

提供：能够抑制催化剂层的裂纹的膜电极接合体。本发明的膜电极接合体具有：具有催化剂层的阳极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物；具有催化剂层的阴极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物；和配置在阳极与阴极之间的固体高分子电解质膜，阳极及阴极中的至少一者的催化剂层中包含的质子传导性聚合物为具有包含环状醚结构的单元、且具有磺酸型官能团的聚合物(H)，固体高分子电解质膜含有：包含含氟聚合物的多孔体、和具有磺酸型官能团的含氟聚合物(S)。

技术领域

本发明涉及膜电极接合体。

背景技术

已知固体高分子燃料电池具有的膜电极接合体具有：具有催化剂层的阳极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物；具有催化剂层的阴极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物；和配置在上述阳极与上述阴极之间的固体高分子电解质膜。

专利文献1公开了将包含具有环状醚结构的单元的质子传导性聚合物用于阳极或阴极的催化剂层的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/104380号

发明内容

发明要解决的问题

近年来，固体高分子燃料电池有被长期使用的情况，因此对于其中包含的膜电极接合体，要求耐久性的进一步提高。

本发明人发现，像专利文献1所记载的那样，将包含具有环状醚结构的单元的质子传导性聚合物用于催化剂层时，有时会产生催化剂层的裂纹。

鉴于上述实际情况，本发明的课题在于提供：能够抑制催化剂层的裂纹的膜电极接合体。

用于解决问题的方案

本发明人等对上述课题进行深入研究，结果发现：阳极及阴极中的至少一者的催化剂层中包含的质子传导性聚合物具有包含环状醚结构的单元、且具有磺酸型官能团时，若使用含有包含含氟聚合物的多孔体和具有磺酸型官能团的含氟聚合物的固体高分子电解质膜，则可以抑制催化剂层的裂纹，从而完成了本发明。

即，发明人等发现，通过以下的构成可以解决上述课题。

[1]一种膜电极接合体，其特征在于，具有：具有催化剂层的阳极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物及催化剂；具有催化剂层的阴极，所述催化剂层包含质子传导性聚合物及催化剂；和配置在前述阳极与前述阴极之间的固体高分子电解质膜，

前述阳极及前述阴极中的至少一者的前述催化剂层中包含的前述质子传导性聚合物为具有包含环状醚结构的单元、且具有磺酸型官能团的聚合物(H)，

前述固体高分子电解质膜含有：包含含氟聚合物的多孔体、和具有磺酸型官能团的含氟聚合物(S)。

[2]根据[1]所述的膜电极接合体，其中，前述包含环状醚结构的单元包含：选自由下述式(u12)所示的单元及下述式(u22)所示的单元组成的组中的至少1种单元。

[3]根据[1]或[2]所述的膜电极接合体，其中，相对于前述聚合物(H)包含的全部单元，前述包含环状醚结构的单元的含量为30摩尔％以上。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的膜电极接合体，其中，前述聚合物(H)的离子交换容量为0.9～1.8毫当量/g干燥树脂。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的膜电极接合体，其中，前体聚合物(H)的TQ值为200～300℃，所述前体聚合物(H)是前述聚合物(H)中的磺酸型官能团为能够转换成磺酸型基团的基团的聚合物。