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JPH05174856A - Methanol isolating membrane having ion exchange function - Google Patents

Methanol isolating membrane having ion exchange function

Info

Publication number
JPH05174856A
JPH05174856A JP3342554A JP34255491A JPH05174856A JP H05174856 A JPH05174856 A JP H05174856A JP 3342554 A JP3342554 A JP 3342554A JP 34255491 A JP34255491 A JP 34255491A JP H05174856 A JPH05174856 A JP H05174856A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
methanol
ion exchange
fuel cell
electrode
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3342554A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Nakano
昇 中野
Ryuji Azuma
龍次 東
Motohiro Nakajima
資浩 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EKUOSU RES KK
Original Assignee
EKUOSU RES KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EKUOSU RES KK filed Critical EKUOSU RES KK
Priority to JP3342554A priority Critical patent/JPH05174856A/en
Priority to CA002085549A priority patent/CA2085549A1/en
Priority to US07/994,343 priority patent/US5409785A/en
Priority to DE4243600A priority patent/DE4243600A1/en
Publication of JPH05174856A publication Critical patent/JPH05174856A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a methanol isolating membrane to be used for a methanol fuel cell, which has ion exchange function and methanol isolation properties as well. CONSTITUTION:Macro molecule composition containing polystyrene sulfonic acid and polyvinyl alcohol is casted over a carrier such as porous polypropylene and the like so as to be polymerized by thermal cross linking. And a methanol electrode 14 and an air electrode 15 are disposed at both the sides of an obtained methanol isolating membrane 11 via electrolytic solution 13, so that a methanol fuel cell can thereby be formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、メタノール燃料電池に
おいてメタノール燃料がメタノール極から空気極へ透過
するのを防止することのできるイオン交換能を有するメ
タノール遮断膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a methanol barrier membrane having an ion exchange capacity capable of preventing methanol fuel from permeating from a methanol electrode to an air electrode in a methanol fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、イオン交換膜を電解質とし、燃料
としてメタノールを使用した燃料電池が提案されてい
る。この燃料電池に使用されるイオン交換膜には、例え
ば、ナフィオン117(デュポン社の登録商標) と呼ば
れる過フッ化スルフォン酸ポリマーからなる−SO3
基を有するイオン交換体が電解質として用いられてお
り、このナフィオン膜の両側から電極で挟んで、片側の
電極側にメタノール室を設け、もう一方の電極側に空気
室を設けたメタノール燃料電池とするものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a fuel cell using an ion exchange membrane as an electrolyte and methanol as a fuel. The ion exchange membrane used in this fuel cell includes, for example, —SO 3 H composed of a perfluorinated sulfonic acid polymer called Nafion 117 (registered trademark of DuPont).
An ion exchanger having a group is used as an electrolyte, sandwiched by electrodes from both sides of this Nafion membrane, a methanol chamber is provided on one side of the electrode, and a methanol fuel cell is provided with an air chamber on the other side. To do.

【0003】このメタノール燃料電池の電荷担体は水和
プロトンH+ ・xH2 Oであり、陰極で発生した水和プ
ロトンが電解質中を通り、陽極中のナフィオン中のスル
フォン酸基SO3 - へ到達することにより、陰極と陽極
との間に接続された外部回路に電流を発生している。
The charge carrier of this methanol fuel cell is the hydrated proton H + .xH 2 O, and the hydrated proton generated at the cathode passes through the electrolyte and reaches the sulfonic acid group SO 3 − in Nafion in the anode. By doing so, a current is generated in the external circuit connected between the cathode and the anode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来提案された、イオン交換膜を電解質とし燃料としてメ
タノールを使用した燃料電池は、メタノールがイオン交
換膜を透過して空気極まで短時間のうちに到達し、空気
極ではメタノールが反応してメタノールが直接酸化され
てしまい、空気極内にメタノール極が発生したことと同
じ結果になっていた。そのために、空気極電位が降下し
て燃料電池としての出力性能が低下してしまっていた。
However, the fuel cell using the ion exchange membrane as the electrolyte and methanol as the fuel has been proposed in the prior art, in which methanol permeates the ion exchange membrane and reaches the air electrode in a short time. After reaching, the methanol reacted at the air electrode and the methanol was directly oxidized, which was the same result as the generation of the methanol electrode in the air electrode. As a result, the air electrode potential has dropped and the output performance of the fuel cell has declined.

【0005】このようなメタノールの透過の影響を極力
抑えるために、空気極とメタノール極との距離を10m
m以上とり、メタノールの透過の影響を少なくしたり、
また、燃料のメタノール水溶液の濃度を低くすることが
試みられたが、そのようにすると電池スタックのサイズ
がかなり大きくなるという欠点があった。メタノールの
透過を防止する遮断膜をメタノール極と空気極との間に
配置することも考えられたが、メタノールの透過を防止
できてもイオン交換能を有するものは従来見いだされて
おらず、メタノール燃料電池として使用することができ
なかった。
In order to minimize the influence of such methanol permeation, the distance between the air electrode and the methanol electrode is 10 m.
m or more to reduce the effect of methanol permeation,
Attempts have also been made to reduce the concentration of the aqueous methanol solution of the fuel, but doing so has the drawback that the size of the cell stack becomes considerably large. It was also considered to arrange a blocking membrane for preventing the permeation of methanol between the methanol electrode and the air electrode, but no one having an ion-exchange ability even if it can prevent the permeation of methanol has been conventionally found. It could not be used as a fuel cell.

【0006】また、前記従来提案された、ナフィオン1
17(デュポン社の登録商標) と電極接合体からなる燃
料電池は、使用しているとイオン交換膜であるナフィオ
ン117が次第に膨潤していき、電極から剥離していき
燃料電池として使用できなくなっていた。そこで本発明
は、メタノールを燃料とした燃料電池に使用されるイオ
ン交換膜であって、メタノール極側のメタノールが電解
質を透過し空気極へ到達することを防止するとともに、
優れたイオン交換能を有する新規なイオン交換膜を提供
することを目的とする。さらに、本発明は、全体として
小型のメタノール燃料電池とすることができ、電極との
剥離の心配のない新規なイオン交換膜を提供することを
目的とする。
In addition, the previously proposed Nafion 1
When a fuel cell including 17 (registered trademark of DuPont) and an electrode assembly is used, Nafion 117, which is an ion exchange membrane, swells gradually and is separated from the electrode and cannot be used as a fuel cell. It was Therefore, the present invention is an ion exchange membrane used in a fuel cell using methanol as a fuel, while preventing methanol on the methanol electrode side from penetrating the electrolyte and reaching the air electrode,
It is an object of the present invention to provide a new ion exchange membrane having excellent ion exchange ability. A further object of the present invention is to provide a novel ion exchange membrane that can be used as a small-sized methanol fuel cell as a whole and is free from fear of separation from the electrode.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明は、ポリスチレンスルホン酸とポリビ
ニルアルコールを含有する高分子組成物を多孔質支持体
上にキャスティングし、熱架橋することにより重合させ
て得たことを特徴とするイオン交換能を有するメタノー
ル遮断膜とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to cast a polymer composition containing polystyrene sulfonic acid and polyvinyl alcohol on a porous support and thermally crosslink it. It is a methanol blocking membrane having ion exchange ability, which is obtained by polymerization by.

【0008】本発明のメタノール燃料電池用のイオン交
換能を有するメタノール遮断膜の製造方法を次に説明す
る。精製したポリビニルアルコールとポリスチレンスル
ホン酸をエタノール水溶液に溶解させる。この場合、エ
タノール水溶液に溶解させる理由は、溶液の表面張力を
調整し、高分子鎖を伸ばすためである。ポリスチレンス
ルホン酸とポリビニルアルコールの重量比は1/1〜1
/3が好ましい。次に、溶解させたポリビニルアルコー
ル−ポリスチレンスルホン酸−エタノール水溶液を多孔
質状支持体上にキャスティングすることによって、多孔
質支持体内部まで十分に含浸させる。細孔内部に十分に
浸透させるためには、キャスティング液の表面張力をエ
タノールの混合比を変えることによって細孔内部に含浸
させる。このように、内部まで含浸させる理由は、一般
的に支持体膜として使用する膜に撥水性があるので、支
持体膜を水と良くなじませるためである。この多孔質支
持体には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化
エチレン等の樹脂が用いられ、その開孔径がミクロンオ
ーダーからミリオーダーの広い範囲の多孔質支持体に適
用できる。
A method for producing a methanol barrier membrane having an ion exchange capacity for a methanol fuel cell of the present invention will be described below. The purified polyvinyl alcohol and polystyrene sulfonic acid are dissolved in an aqueous ethanol solution. In this case, the reason for dissolving in the aqueous ethanol solution is to adjust the surface tension of the solution and to extend the polymer chain. The weight ratio of polystyrene sulfonic acid and polyvinyl alcohol is 1/1 to 1
/ 3 is preferred. Next, the dissolved polyvinyl alcohol-polystyrene sulfonic acid-ethanol aqueous solution is cast on the porous support to sufficiently impregnate the inside of the porous support. In order to sufficiently permeate the inside of the pores, the surface tension of the casting liquid is impregnated inside the pores by changing the mixing ratio of ethanol. As described above, the reason for impregnating the inside is to make the support film well compatible with water because the film generally used as the support film has water repellency. Resins such as polypropylene, polyethylene, and polyfluorinated ethylene are used for this porous support, and the porous support can be applied to a wide range of pore sizes from micron order to millimeter order.

【0009】このようにしてキャスティングされたもの
を一昼夜乾燥させ、キャスティング膜中の水及びエタノ
ールを除去する。このような穏やかな乾燥を行うことに
よって、膜中の気泡の発生を防ぐことができる。次に、
100〜150℃で1〜48時間、さらに好ましくは、
110〜140℃で1〜24時間熱処理を行う。この熱
処理によりイオン交換膜の架橋反応が起こる。この架橋
反応は高温で長時間であるほど進み、完成した膜は硬く
て緻密な膜になる。この膜をメタノール燃料電池用のメ
タノール遮断膜とする。
The thus cast material is dried for a whole day and night to remove water and ethanol in the casting film. By performing such gentle drying, generation of bubbles in the film can be prevented. next,
100 to 150 ° C. for 1 to 48 hours, more preferably
Heat treatment is performed at 110 to 140 ° C. for 1 to 24 hours. This heat treatment causes a crosslinking reaction of the ion exchange membrane. This cross-linking reaction proceeds at a high temperature for a longer time, and the finished film becomes a hard and dense film. This membrane is used as a methanol barrier membrane for a methanol fuel cell.

【0010】本発明のメタノール遮断膜をメタノール燃
料電池に応用するには、例えば、図4及び図5の概念図
で示されるメタノール燃料電池とすることができる。図
4は、本発明のイオン交換能を有するメタノール遮断膜
11の両側にメタノール極14と空気極15を配置し、
メタノール遮断膜11と両電極との間に、電解液13を
充填してメタノール燃料電池を示している。
To apply the methanol barrier membrane of the present invention to a methanol fuel cell, for example, the methanol fuel cell shown in the conceptual diagrams of FIGS. 4 and 5 can be used. In FIG. 4, a methanol electrode 14 and an air electrode 15 are arranged on both sides of a methanol barrier membrane 11 having ion exchange capacity according to the present invention.
The methanol fuel cell is shown by filling the electrolytic solution 13 between the methanol barrier film 11 and both electrodes.

【0011】メタノール極14又は空気極15には、一
般的にはガス拡散電極が使用される。このガス拡散電極
は、例えば、触媒を担持したカーボン粒子をPTFEで
固めて多孔質電極としたものである。このような電極材
料を使用した場合、本発明のイオン交換能を有するメタ
ノール遮断膜11は従来のナフィオン117(デュポン
社の登録商標)膜のように柔軟ではないため、メタノー
ル極14又は空気極15と本発明のイオン交換能を有す
るメタノール遮断膜11を接合しても、ナフィオン11
7(デュポン社の登録商標)膜のように電極−電解質と
の界面は3次元構造とはならない。したがって、このよ
うな電極−電解質の配置ではイオン交換が十分に行われ
ないために、本発明では、前記のとおり、メタノール遮
断膜11と両電極との間に、電解液13を充填する。
A gas diffusion electrode is generally used as the methanol electrode 14 or the air electrode 15. This gas diffusion electrode is, for example, one in which carbon particles carrying a catalyst are solidified with PTFE to form a porous electrode. When such an electrode material is used, the methanol barrier film 11 having ion exchange capacity of the present invention is not flexible like the conventional Nafion 117 (registered trademark of DuPont) membrane, and therefore the methanol electrode 14 or the air electrode 15 is used. Even if the methanol barrier film 11 having ion exchange capacity according to the present invention is bonded to the Nafion 11
Unlike the 7 (registered trademark of DuPont) membrane, the interface between the electrode and the electrolyte does not have a three-dimensional structure. Therefore, since the ion exchange is not sufficiently performed in such an electrode-electrolyte arrangement, in the present invention, the electrolytic solution 13 is filled between the methanol blocking film 11 and both electrodes as described above.

【0012】図5は本発明のイオン交換能を有するメタ
ノール遮断膜11を用いた更に別のメタノール燃料電池
の例を示す。このメタノール燃料電池は、メタノール遮
断膜11の片側にメタノール−硫酸混合水溶液からなる
アノライト16を供給し、そのアノライト16中にメタ
ノール極14を配置し、一方、メタノール遮断膜11の
別の片側に電解液13を介して空気極15を配置するこ
とにより、メタノール燃料電池とするものである。
FIG. 5 shows still another example of a methanol fuel cell using the methanol barrier membrane 11 having the ion exchange ability of the present invention. This methanol fuel cell supplies an anolyte 16 composed of a mixed aqueous solution of methanol-sulfuric acid to one side of a methanol barrier membrane 11, and arranges a methanol electrode 14 in the anolite 16 while electrolyzing the other side of the methanol barrier membrane 11. By arranging the air electrode 15 via the liquid 13, a methanol fuel cell is obtained.

【0013】なお、本発明のイオン交換能を有するメタ
ノール遮断膜11は、前記のメタノール燃料電池用に限
られず、メタノールと同様に従来から透過が問題となっ
ているヒドラジンを燃料としたヒドラジン燃料電池に応
用してもかまわない。
The methanol barrier membrane 11 having ion exchange capacity according to the present invention is not limited to the above-mentioned methanol fuel cell, but a hydrazine fuel cell using hydrazine as a fuel, which has been a permeation problem in the same manner as methanol. You can apply it to.

【0014】[0014]

【実施例1】 ポリスチレンスルホン酸の調製:ポリスチレンスルホン
酸ナトリウム(POLLY NaSS 50:商品名,
東ソー製)に不純物として含まれる臭化ナトリウムを除
去するために、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムにア
セトン(和光純薬製特級試薬)を加えてポリスチレンス
ルホン酸ナトリウムを沈澱させて沈澱物を採取すること
により、濾液中に含まれる臭化ナトリウムを除去した。
この臭化ナトリウムを除去する目的は、後で行う熱処理
による架橋時にBr- イオンが悪影響するためである。
沈澱して得られたポリスチレンスルホン酸を数回アセト
ンで洗浄した。次に前記洗浄されたポリスチレンスルホ
ン酸を純水に溶解させ、イオン交換樹脂を用いてナトリ
ウムイオンを水素イオンに交換した。イオン交換された
ポリスチレンスルホン酸水溶液を乾燥させることによっ
て固体として析出させた。このようにして、分子量10
0,000以上のポリスチレンスルホン酸を得た。
Example 1 Preparation of polystyrene sulfonic acid: sodium polystyrene sulfonate (POLLY NaSS 50: trade name,
To remove sodium bromide contained as an impurity in (Tosoh), by adding acetone (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) to sodium polystyrenesulfonate to precipitate sodium polystyrenesulfonate, and collecting the precipitate, Sodium bromide contained in the filtrate was removed.
The purpose of removing this sodium bromide is that Br ions adversely affect the crosslinking by the heat treatment to be performed later.
The polystyrene sulfonic acid obtained by precipitation was washed several times with acetone. Next, the washed polystyrene sulfonic acid was dissolved in pure water, and sodium ions were exchanged for hydrogen ions using an ion exchange resin. The ion-exchanged polystyrene sulfonic acid aqueous solution was dried to precipitate as a solid. In this way, the molecular weight of 10
More than 10,000 polystyrene sulfonic acids were obtained.

【0015】ポリビニルアルコールの調製:ポリビニル
アルコール(クラレポバールPVA−120:商品名,
クラレ製,ケン化度98〜99mol%)を純水に溶解
させ、メタノール(和光純薬製特級試薬)を加えて沈澱
させた。沈澱したポリビニルアルコールを数回メタノー
ルで洗浄した。つぎにこのポリビニルアルコールを乾燥
させてメタノールを除いた。このようにして分子量1,
700以上のポリビニルアルコールを得た。
Preparation of polyvinyl alcohol: polyvinyl alcohol (Kuraray Poval PVA-120: trade name,
Kuraray's saponification degree of 98 to 99 mol% was dissolved in pure water, and methanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. special grade reagent) was added for precipitation. The precipitated polyvinyl alcohol was washed several times with methanol. Next, this polyvinyl alcohol was dried to remove methanol. Thus the molecular weight 1,
700 or more polyvinyl alcohol was obtained.

【0016】イオン交換能を有するメタノール遮断膜の
製造:上記のようにして得た精製されたポリビニルアル
コールとポリスチレンスルホン酸をエタノール水溶液に
溶解させた。この溶解したポリビニルアルコール−ポリ
スチレンスルホン酸−エタノール水溶液を厚さ25μ
m、開孔比45%、開孔径0.25×0.075μmの
ポリプロピレン製の膜状の支持体(セルガード:商品
名,ダイセル工業製)上にキャスティング膜厚150μ
mとなるようにキャスティングした。このキャスティン
グ膜を24時間乾燥することにより、キャスティング膜
中に含まれているエタノール及び水を除去した。この乾
燥されたキャスティング膜を120℃で24時間熱処理
して架橋を行った。
Production of methanol barrier membrane having ion exchange ability: The purified polyvinyl alcohol and polystyrene sulfonic acid obtained as described above were dissolved in an aqueous ethanol solution. The dissolved polyvinyl alcohol-polystyrene sulfonic acid-ethanol aqueous solution was applied to a thickness of 25 μm.
m, opening ratio 45%, opening diameter 0.25 × 0.075 μm polypropylene film-shaped support (Celguard: trade name, manufactured by Daicel Industries), casting film thickness 150 μ
Casting was done so that it would be m. The ethanol and water contained in the casting film were removed by drying the casting film for 24 hours. The dried casting film was heat-treated at 120 ° C. for 24 hours for crosslinking.

【0017】架橋されたキャスティング膜を1N−水酸
化ナトリウム水溶液に24時間浸漬した。このアルカリ
処理によって未反応のポリビニルアルコールとポリスチ
レンスルホン酸が取り除かれる。次いで、このアルカリ
処理でキャスティング膜中イオン交換基が−SO3 -
+となっているので、このイオン交換基をNa +型か
らH- 型に変換するために、1N−塩酸水溶液に24時
間浸漬した。このようにして製造されたイオン交換能を
有するメタノール遮断膜11を純水中で保存した。
The crosslinked casting film was immersed in a 1N-sodium hydroxide aqueous solution for 24 hours. By this alkali treatment, unreacted polyvinyl alcohol and polystyrene sulfonic acid are removed. Then, a casting film during the ion-exchange groups in the alkali treatment is -SO 3 - N
Since it was a + , it was immersed in a 1N-hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours in order to convert this ion-exchange group from Na + type to H type. The thus-prepared methanol barrier membrane 11 having an ion exchange capacity was stored in pure water.

【0018】つぎに、本発明のイオン交換能を有するメ
タノール遮断膜11のメタノール透過試験を次のように
行った。図1はメタノール透過量測定装置のフロー図を
示す。1はメタノール水溶液が入った容器で、水位を一
定にするために高い位置に配置されている。2は、メタ
ノール透過性が測定される測定セル2であり、メタノー
ル水溶液が入った容器1より低い位置に配置されてい
る。3は、測定セル2より排出される窒素ガス、メタノ
ール及び水を冷却して凝縮するためのトラップ、4は排
出された窒素ガスの積算された量を測定する積算流量計
である。
Next, the methanol permeation test of the methanol barrier membrane 11 having the ion exchange capacity of the present invention was conducted as follows. FIG. 1 shows a flow chart of the methanol permeation amount measuring apparatus. Reference numeral 1 denotes a container containing an aqueous methanol solution, which is placed at a high position to keep the water level constant. Reference numeral 2 denotes a measuring cell 2 for measuring the methanol permeability, which is arranged at a position lower than the container 1 containing the aqueous methanol solution. 3 is a trap for cooling and condensing the nitrogen gas, methanol and water discharged from the measurement cell 2, and 4 is an integrating flow meter for measuring the integrated amount of the discharged nitrogen gas.

【0019】図2に図1に示した測定セル2の拡大図を
示す。11は本発明のメタノール遮断膜である。そのメ
タノール遮断膜11は、その両側に1mmメッシュのフ
ッ化エチレン−プロピレンコポリマー製のFEP網12
1、122でサンドイッチされて、測定セル2中に組み
込まれている。その測定セル2の片側には、メタノール
及び水を受け入れるための入口5と、受け入れたメタノ
ール及び水を排出するための出口6を有し、入口5から
測定セル2中に導入されたメタノール及び水はメタノー
ル遮断膜11の片側で接したFEP網121中を通過し
て出口6に排出される。
FIG. 2 shows an enlarged view of the measuring cell 2 shown in FIG. 11 is the methanol barrier film of the present invention. The methanol blocking film 11 has a 1 mm mesh FEP mesh 12 made of fluorinated ethylene-propylene copolymer on both sides thereof.
It is sandwiched with 1, 122 and incorporated in the measuring cell 2. On one side of the measuring cell 2, an inlet 5 for receiving methanol and water and an outlet 6 for discharging the received methanol and water are provided, and the methanol and water introduced into the measuring cell 2 through the inlet 5 are provided. Is passed through the FEP net 121, which is in contact with one side of the methanol blocking film 11, and is discharged to the outlet 6.

【0020】一方、前記測定セル2の他の片側には、窒
素ガスを受け入れるための入口7と、窒素ガス、メタノ
ール及び水が排出されるための出口8を有する。入口7
から導入された窒素ガスは、FEP網122を通過して
出口8より排出されるが、途中のFEP網122におい
て、メタノール遮断膜11から浸透してきたメタノール
及び水と一緒になって、出口8から排出される。
On the other hand, the other side of the measuring cell 2 has an inlet 7 for receiving nitrogen gas and an outlet 8 for discharging nitrogen gas, methanol and water. Entrance 7
The nitrogen gas introduced from the exhaust gas passes through the FEP network 122 and is discharged from the outlet 8. However, in the FEP network 122 on the way, together with methanol and water that have permeated from the methanol blocking film 11, the nitrogen gas is discharged from the outlet 8. Is discharged.

【0021】この図1及び図2に示された装置を用い
て、本発明のメタノール遮断膜11と従来のナフィオン
117(デュポン社の登録商標)膜とのメタノール透過
量を測定した。図3は、メタノール透過量とメタノール
水溶液濃度の関係を示すグラフである。図中のPASS
A−PVAは、この実施例1のメタノール遮断膜11を
示す。
The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 was used to measure the amount of methanol permeation between the methanol barrier membrane 11 of the present invention and the conventional Nafion 117 (registered trademark of DuPont) membrane. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of methanol permeation and the concentration of aqueous methanol solution. PASS in the figure
A-PVA shows the methanol barrier film 11 of the first embodiment.

【0022】このグラフからは、メタノール水溶液濃度
が50重量%未満のメタノール水溶液を用いた場合に
は、本発明のメタノール遮断膜11はそのメタノール遮
断性能が優れていることが分かる。つぎに、本発明のイ
オン交換能を有するメタノール遮断膜11のイオン交換
能を調べた。メタノール遮断膜11のイオン交換能は、
メタノール遮断膜11の電気抵抗を計ることによって評
価できるので4端子測定法によって、前記方法によって
得られたメタノール遮断膜11の電気抵抗を測定した。
その結果0.68Ω・cm2 となった。比較のためにナ
フィオン117(デュポン社の登録商標)膜について同
じ条件で測定すると1.52Ω・cm2 となった。した
がって、本発明のメタノール遮断膜11はイオン交換能
が優れていることが分かる。
From this graph, it can be seen that the methanol barrier film 11 of the present invention is excellent in its methanol barrier performance when the aqueous methanol solution having a methanol aqueous solution concentration of less than 50% by weight is used. Next, the ion exchange capacity of the methanol barrier film 11 having the ion exchange capacity of the present invention was examined. The ion exchange capacity of the methanol blocking membrane 11 is
Since it can be evaluated by measuring the electrical resistance of the methanol blocking film 11, the electrical resistance of the methanol blocking film 11 obtained by the above method was measured by the four-terminal measuring method.
As a result, it was 0.68 Ω · cm 2 . For comparison, the Nafion 117 (registered trademark of DuPont) membrane was measured under the same conditions to obtain 1.52 Ω · cm 2 . Therefore, it is understood that the methanol barrier film 11 of the present invention has excellent ion exchange ability.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明のメタノール遮断膜は、メタノー
ルの遮断性能に優れ、しかもイオン交換膜としてのイオ
ン交換性にも優れるので、メタノール燃料電池のメタノ
ールの透過を防止する電解質として使用可能である。さ
らに、本発明は、全体として小型のメタノール燃料電池
とすることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the methanol barrier membrane of the present invention is excellent in methanol barrier performance and ion exchange property as an ion exchange membrane, it can be used as an electrolyte for preventing permeation of methanol in a methanol fuel cell. .. Further, the present invention can be a small-sized methanol fuel cell as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】メタノール透過量測定装置のフロー図を示す。FIG. 1 shows a flow chart of a methanol permeation amount measuring device.

【図2】図1に示した測定セル2の拡大図を示す。2 shows an enlarged view of the measuring cell 2 shown in FIG.

【図3】メタノール透過量とメタノール水溶液濃度の関
係を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of permeated methanol and the concentration of aqueous methanol solution.

【図4】本発明のメタノール遮断膜を使用したメタノー
ル燃料電池の概念図を示す。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a methanol fuel cell using the methanol barrier film of the present invention.

【図5】本発明のメタノール遮断膜を使用した別のメタ
ノール燃料電池の概念図を示す。
FIG. 5 shows a conceptual diagram of another methanol fuel cell using the methanol barrier membrane of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 測定セル 3 トラップ 4 積算流量計 5,7 入口 6,8 出口 11 メタノール遮断膜 12 FEP網 13 電解液 14 メタノール極 15 空気極 16 アノライト 1 Container 2 Measuring Cell 3 Trap 4 Integrating Flowmeter 5,7 Inlet 6,8 Outlet 11 Methanol Blocking Membrane 12 FEP Network 13 Electrolyte 14 Methanol Electrode 15 Air Electrode 16 Anolite

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリスチレンスルホン酸とポリビニルア
ルコールを含有する高分子組成物を多孔質支持体上にキ
ャスティングし、熱架橋することにより重合させて得た
ことを特徴とするイオン交換能を有するメタノール遮断
膜。
1. A methanol barrier having ion-exchange ability, which is obtained by casting a polymer composition containing polystyrene sulfonic acid and polyvinyl alcohol on a porous support and polymerizing by thermal crosslinking. film.
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