JP2018142491A - Proton conducting electrolyte and fuel cell - Google Patents
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Abstract
【課題】100℃以上かつ無加湿においても使用可能なプロトン伝導性電解質及びこのプロトン伝導性電解質を備える燃料電池の提供。【解決手段】100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する化合物を含むプロトン伝導性電解質。前記化合物は式(I)で表される環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンを含むプロトン伝導性電解質。又は、前記化合物はアミノ基を有する、環状、鎖状の3級アミノ基を有し、プロトンを付与されたカチオンを含むプロトン伝導性電解質。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a proton conductive electrolyte that can be used even at 100° C. or higher and without humidification, and a fuel cell provided with this proton conductive electrolyte. A proton-conducting electrolyte containing a compound having a temperature range of a plastic crystal in a temperature range of 100° C. or higher. The compound is a proton conductive electrolyte containing an anion having a cyclic sulfonylimide skeleton represented by formula (I). Alternatively, the compound is a proton-conducting electrolyte having a cyclic or chain-like tertiary amino group having an amino group and containing a cation to which a proton has been added. [Selection diagram] None
Description
本発明は、プロトン伝導性電解質及び燃料電池に関する。 The present invention relates to a proton conductive electrolyte and a fuel cell.
燃料電池は電解質の種類によりいくつかに分類されるが、この中でも電解質としてイオン伝導性を有する高分子膜(イオン交換膜)を用いる固体高分子燃料電池(PEFC)は小型化及び軽量化が可能であり、携帯機器、燃料電池自動車等への応用が期待されている。 Fuel cells are classified into several types depending on the type of electrolyte. Among these, solid polymer fuel cells (PEFC) using a polymer membrane having ion conductivity (ion exchange membrane) as the electrolyte can be reduced in size and weight. Therefore, it is expected to be applied to portable devices, fuel cell vehicles and the like.
PEFCは、電解質であるイオン交換膜を正極と負極とで挟み、正極に酸素を供給し、負極に水素等の燃料を供給することにより発電する。PEFCの電解質としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマー(例えば、Nafion(登録商標))膜等が使用されている。 PEFC generates electricity by sandwiching an ion exchange membrane as an electrolyte between a positive electrode and a negative electrode, supplying oxygen to the positive electrode, and supplying a fuel such as hydrogen to the negative electrode. As an electrolyte of PEFC, for example, a perfluoroalkyl sulfonic acid polymer (for example, Nafion (registered trademark)) membrane or the like is used.
パーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマー膜等のフッ化炭素系イオン交換膜を用いたPEFCは80℃程度の比較的低い温度領域で運転される。この理由としては、プロトン伝導性を向上させるためにイオン交換膜を十分に加湿する必要があり、作動温度が水の沸点未満に制限されること、イオン交換膜の耐熱性が低いこと等が挙げられる。 A PEFC using a fluorocarbon ion exchange membrane such as a perfluoroalkylsulfonic acid polymer membrane is operated in a relatively low temperature range of about 80 ° C. This is because the ion exchange membrane needs to be sufficiently humidified in order to improve proton conductivity, the operating temperature is limited to less than the boiling point of water, and the heat resistance of the ion exchange membrane is low. It is done.
一方、近年では、PEFCの作動温度を高くすることによる様々な利点が報告されている。PEFCの作動温度を高くすることによる利点としては、発電効率の向上による白金等の触媒の使用量の低減が可能であること、白金等の触媒におけるCO被毒の低減が可能であり、改質システムの簡素化が可能であること等が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。そこで、100℃〜200℃程度の中温度領域で作動できるPEFCの期待が高まっている。例えば、100℃以上でかつ無加湿でも使用可能な伝導膜、及びこの伝導膜を電解質として用いた燃料電池が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。 On the other hand, in recent years, various advantages by increasing the operating temperature of PEFC have been reported. Advantages of increasing the operating temperature of PEFC include the ability to reduce the amount of platinum and other catalysts used by improving power generation efficiency and the reduction of CO poisoning in platinum and other catalysts. For example, the system can be simplified (see, for example, Patent Document 1). Thus, there is an increasing expectation for PEFC that can operate in a medium temperature range of about 100 ° C to 200 ° C. For example, a conductive membrane that can be used at 100 ° C. or higher and without humidification, and a fuel cell using the conductive membrane as an electrolyte have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
前述のように、発電効率の向上、システムの簡素化等の点から100℃以上かつ無加湿においても使用可能な新しいプロトン伝導性電解質の開発が求められている。 As described above, development of a new proton-conducting electrolyte that can be used at 100 ° C. or higher and without humidification is demanded from the viewpoint of improving power generation efficiency and simplifying the system.
本発明の一形態が解決しようとする課題は、100℃以上かつ無加湿においても使用可能なプロトン伝導性電解質及びこのプロトン伝導性電解質を備える燃料電池を提供することである。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a proton conductive electrolyte that can be used at 100 ° C. or higher and without humidification, and a fuel cell including the proton conductive electrolyte.
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する化合物を含むプロトン伝導性電解質。
<2> 前記化合物は、環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンを含む<1>に記載のプロトン伝導性電解質。
<3> 前記化合物は、環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンを含む<1>又は<2>に記載のプロトン伝導性電解質。
<4> 前記環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンは、以下の化学式(I)で表されるアニオンである<2>に記載のプロトン伝導性電解質。
Means for solving the above problems include the following aspects.
<1> A proton conductive electrolyte containing a compound having a temperature region that becomes a plastic crystal in a temperature region of 100 ° C. or higher.
<2> The proton conductive electrolyte according to <1>, wherein the compound includes an anion having a cyclic sulfonylimide skeleton.
<3> The proton conductive electrolyte according to <1> or <2>, wherein the compound includes an anion having a cyclic perfluoroalkylsulfonylimide skeleton.
<4> The proton conductive electrolyte according to <2>, wherein the anion having a cyclic sulfonylimide skeleton is an anion represented by the following chemical formula (I).
<5> 前記化合物は、アミノ基を有するカチオンを含む<1>〜<4>のいずれか1つに記載のプロトン伝導性電解質。
<6> 前記化合物は、アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンを含む<1>〜<5>のいずれか1つに記載のプロトン伝導性電解質。
<7> 前記アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンは、以下の化学式で表される化合物にプロトンが付与されたカチオンから選択される少なくとも一つである<6>に記載のプロトン伝導性電解質。
<5> The proton conductive electrolyte according to any one of <1> to <4>, wherein the compound includes a cation having an amino group.
<6> The proton conductive electrolyte according to any one of <1> to <5>, wherein the compound includes an amino group and includes a cation provided with a proton.
<7> The proton conduction according to <6>, wherein the cation having an amino group and imparted with a proton is at least one selected from cations imparted with a proton to a compound represented by the following chemical formula: Electrolyte.
<8> プロトン供与性化合物及びプロトン配位性化合物の少なくとも一方を更に含む<1>〜<7>のいずれか1つに記載のプロトン伝導性電解質。 <8> The proton conductive electrolyte according to any one of <1> to <7>, further including at least one of a proton donating compound and a proton coordination compound.
<9> <1>〜<8>のいずれか1つに記載のプロトン伝導性電解質を備える燃料電池。 <9> A fuel cell comprising the proton conductive electrolyte according to any one of <1> to <8>.
本発明の一形態によれば、100℃以上かつ無加湿においても使用可能なプロトン伝導性電解質、及びこのプロトン伝導性電解質の形成に用いる化合物及びこのプロトン伝導性電解質を備える燃料電池を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, a proton conductive electrolyte that can be used at 100 ° C. or higher and without humidification, a compound used to form the proton conductive electrolyte, and a fuel cell including the proton conductive electrolyte are provided. Can do.
以下、本開示について詳細に説明する。
なお、本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
Hereinafter, the present disclosure will be described in detail.
In the present disclosure, the numerical ranges indicated by using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
本開示のプロトン伝導性電解質は、100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する化合物(以下、「本開示の化合物」とも称する)を含む。 The proton conductive electrolyte of the present disclosure includes a compound having a temperature range that becomes a plastic crystal in a temperature range of 100 ° C. or higher (hereinafter also referred to as “compound of the present disclosure”).
一般に、柔粘性結晶とは、結晶と液体との中間状態である。詳述すると、柔粘性結晶は、構成する分子又はイオンの三次元的な配置に規則性が見られる固体状態でありながら、液体状態と同様に分子又はイオンの配向性には規則性がなく、柔粘性結晶性を示す分子又はイオンは回転することも可能である。柔粘性結晶では、目的イオン、例えばプロトンが分子間をホッピングする機構(グロータス機構)により、プロトン伝導が生じる。このため、本開示のプロトン伝導性電解質では、柔粘性結晶となる温度領域にてプロトン伝導性が高まり、100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する化合物を含むプロトン伝導性電解質を用いることにより、100℃以上の温度領域にて燃料電池が動作可能となる。 In general, a plastic crystal is an intermediate state between a crystal and a liquid. In detail, plastic crystal is a solid state in which regularity is seen in the three-dimensional arrangement of molecules or ions constituting it, but there is no regularity in the orientation of molecules or ions as in the liquid state. Molecules or ions exhibiting plastic crystallinity can also rotate. In the plastic crystal, proton conduction occurs by a mechanism (Grotus mechanism) in which target ions, for example, protons hop between molecules. Therefore, in the proton conductive electrolyte of the present disclosure, the proton conductive electrolyte includes a compound having a temperature region that becomes a plastic crystal in a temperature region that becomes a plastic crystal, and that has a temperature region that becomes a plastic crystal in a temperature region of 100 ° C. or higher. By using the fuel cell, the fuel cell can operate in a temperature range of 100 ° C. or higher.
また、通常の固体高分子形燃料電池(PEFC)では、プロトンが水分子と結合したオキソニウムイオンが電解質内を移動する機構(ビークル機構)により、プロトン伝導が生じる。そのため、プロトン伝導のために電解質の加湿が必要となる。 Further, in a normal polymer electrolyte fuel cell (PEFC), proton conduction occurs due to a mechanism (vehicle mechanism) in which oxonium ions in which protons are bonded to water molecules move in the electrolyte. Therefore, humidification of the electrolyte is necessary for proton conduction.
一方、本開示のプロトン伝導性電解質を用いた燃料電池では、前述のように、プロトンが分子間をホッピングする機構(グロータス機構)により、プロトン伝導が生じるため、加湿をせずとも高いプロトン伝導性を得ることができる。したがって、本開示のプロトン伝導性電解質を用いることにより、100℃以上の温度領域にて加湿をせずとも燃料電池が動作可能となる。 On the other hand, in the fuel cell using the proton conductive electrolyte of the present disclosure, as described above, proton conduction occurs due to a mechanism in which protons hop between molecules (Grotus mechanism), and thus high proton conductivity without humidification. Can be obtained. Therefore, by using the proton conductive electrolyte of the present disclosure, the fuel cell can operate without being humidified in a temperature range of 100 ° C. or higher.
本開示において、示差走査熱量測定(DSC)にて、柔粘性結晶となる固相間相転移に対応するピークを示す化合物を、「柔粘性結晶となる化合物」とする。
本開示において、「柔粘性結晶となる温度領域」とは、示差走査熱量測定(DSC)にて、昇温時に柔粘性結晶となる固相間相転移に対応する第1ピークと、第1ピークが得られた温度よりも高い温度にて融点に対応する第2ピークと、を有するときに、第1ピークを示す温度と第2ピークを示す温度との間の温度領域を指す。
したがって、「100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する」とは、第1ピーク及び第2ピークを有するときに、第2ピークが100℃以上であることを指す。なお、100℃以上の温度領域に柔粘性結晶となる温度領域を有する化合物は、100℃未満の温度領域において柔粘性結晶となる温度領域を有していてもよく、有していなくてもよい。
また、本開示の化合物が融解前に分解されるものである場合、第1ピークを示す温度と化合物が分解する温度との間の温度領域を「柔粘性結晶となる温度領域」とする。
In the present disclosure, a compound that exhibits a peak corresponding to a phase transition between solid phases that becomes a plastic crystal by differential scanning calorimetry (DSC) is referred to as a “compound that becomes a plastic crystal”.
In the present disclosure, the “temperature range in which a plastic crystal is formed” refers to a first peak corresponding to a phase transition between solid phases that forms a plastic crystal when the temperature is raised, and a first peak in differential scanning calorimetry (DSC). Indicates a temperature region between the temperature showing the first peak and the temperature showing the second peak, when it has a second peak corresponding to the melting point at a temperature higher than the temperature obtained.
Therefore, “having a temperature region in which a plastic crystal is formed in a temperature region of 100 ° C. or higher” indicates that the second peak is 100 ° C. or higher when the first peak and the second peak are included. In addition, the compound which has the temperature range which becomes a plastic crystal in the temperature range of 100 degreeC or more may have the temperature range which becomes a plastic crystal in the temperature range below 100 degreeC, and does not need to have it. .
Moreover, when the compound of this indication is decomposed | disassembled before melting | dissolving, let the temperature range between the temperature which shows a 1st peak, and the temperature which a compound decomposes | disassemble be "the temperature range which becomes a plastic crystal."
なお、本開示の化合物において、柔粘性結晶となる温度領域は100℃以上であれば特に限定されず、例えば、100℃〜400℃であってもよく、120℃〜350℃であってもよい。 In the compound of the present disclosure, the temperature range for forming a plastic crystal is not particularly limited as long as it is 100 ° C. or higher, and may be, for example, 100 ° C. to 400 ° C. or 120 ° C. to 350 ° C. .
本開示の化合物は、環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンを含むことが好ましい。環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンを対イオンとして含むことにより、鎖状スルホニルイミド骨格を有するアニオンを対イオンとして含む化合物よりも分子運動が制限されることにより、融点の上昇が可能となる傾向にあり、本開示の化合物の柔粘性結晶となる温度領域をより高温へシフト可能となる傾向にある。さらに、スルホニルイミド骨格に由来する高い解離度が得られるため、プロトン伝導性が向上する傾向にある。 The compound of the present disclosure preferably includes an anion having a cyclic sulfonylimide skeleton. Inclusion of an anion having a cyclic sulfonylimide skeleton as a counter ion tends to allow an increase in melting point by limiting molecular motion compared to a compound containing an anion having a chain sulfonylimide skeleton as a counter ion. There is a tendency that the temperature region in which the plastic crystal of the compound of the present disclosure becomes a plastic crystal can be shifted to higher temperatures. Furthermore, since a high degree of dissociation derived from the sulfonylimide skeleton can be obtained, proton conductivity tends to be improved.
環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンとは、環構造中に「−S(=O)2−N−−S(=O)2−」骨格を有するものを指す。また、環構造は、4員環〜8員環が好ましく、5員環〜7員環がより好ましく、6員環が更に好ましい。 An anion having a cyclic sulfonylimide skeleton refers to an anion having a “—S (═O) 2 —N — S (═O) 2 —” skeleton in the ring structure. The ring structure is preferably a 4-membered ring to an 8-membered ring, more preferably a 5-membered ring to a 7-membered ring, and even more preferably a 6-membered ring.
本開示の化合物は、環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンを含むことが好ましい。環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンを対イオンとして含むことにより、鎖状のパーフルオロスルホニルイミド骨格を有するアニオン(例えば、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン)を対イオンとして含む化合物よりも分子運動が制限されることにより、融点の上昇が可能となる傾向にあり、本開示の化合物の柔粘性結晶となる温度領域をより高温へシフト可能となる傾向にある。 The compound of the present disclosure preferably includes an anion having a cyclic perfluoroalkylsulfonylimide skeleton. By including an anion having a cyclic perfluoroalkylsulfonylimide skeleton as a counter ion, the compound having an anion having a chain perfluorosulfonylimide skeleton (for example, a bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion) as a counter ion. By limiting the molecular motion, the melting point tends to be increased, and the temperature range that becomes the plastic crystal of the compound of the present disclosure tends to be shifted to a higher temperature.
環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンとは、環構造中に「−S(=O)2−N−−S(=O)2−」骨格及びパーフルオロアルキニル基を有するものを指す。また、「−S(=O)2−N−−S(=O)2−」骨格の両末端がパーフルオロアルキニル基の両末端とそれぞれ結合して環構造を形成しているものであってもよい。環構造は、4員環〜8員環が好ましく、5員環〜7員環がより好ましく、6員環が更に好ましい。6員環である環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンとしては、例えば、以下の化学式(I)で表されるアニオンが挙げられる。 The anion having a cyclic perfluoroalkylsulfonylimide skeleton refers to an anion having a “—S (═O) 2 —N — S (═O) 2 —” skeleton and a perfluoroalkynyl group in the ring structure. Further, both ends of the “—S (═O) 2 —N — S (═O) 2 —” skeleton are respectively bonded to both ends of the perfluoroalkynyl group to form a ring structure. Also good. The ring structure is preferably a 4-membered ring to an 8-membered ring, more preferably a 5-membered ring to a 7-membered ring, and even more preferably a 6-membered ring. Examples of the anion having a 6-membered cyclic perfluoroalkylsulfonylimide skeleton include anions represented by the following chemical formula (I).
パーフルオロアルキニル基におけるフッ素原子は、他の原子又はアルキル基等の官能基に置換されていてもよい。 The fluorine atom in the perfluoroalkynyl group may be substituted with another atom or a functional group such as an alkyl group.
本開示の化合物は、アミノ基を有するカチオンを含むことが好ましい。アミノ基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、4級アミノ基等が挙げられる。
アミノ基を有するカチオンとしては、特に限定されず、鎖状アミンに由来するカチオンであってもよく、環状アミンに由来するカチオンであってもよい。アミノ基を有するカチオンが環状アミンに由来するカチオンである場合、環状アミンは、環構造中にアミノ基を有するものであってもよく、環構造から分岐してアミノ基を有するものであってもよい。また、アミノ基を有するカチオンは、アミノ基を1つ有していてもよく、アミノ基を複数有していてもよい。
The compound of the present disclosure preferably includes a cation having an amino group. Examples of the amino group include a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and a quaternary amino group.
The cation having an amino group is not particularly limited, and may be a cation derived from a chain amine or a cation derived from a cyclic amine. When the cation having an amino group is a cation derived from a cyclic amine, the cyclic amine may have an amino group in the ring structure, or may have an amino group branched from the ring structure. Good. In addition, the cation having an amino group may have one amino group or a plurality of amino groups.
アミノ基を有するカチオンとしては、アミンカチオン、アンモニウムカチオン等が挙げられる。また、アミノ基を有するカチオンは、アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンであってもよい。 Examples of the cation having an amino group include an amine cation and an ammonium cation. The cation having an amino group may be a cation having an amino group and a proton.
鎖状アミンとしては、直鎖又は分岐鎖状のアミンであればよく、鎖状アミン中の窒素原子が炭素数1〜10の炭化水素基と1つ〜4つ結合している化合物であることが好ましく、1つ〜3つ結合している化合物であることがより好ましい。また、鎖状アミンは、分子中にアミノ基を1つ有していてもよく、アミノ基を複数有していてもよい。 The chain amine may be a linear or branched amine, and is a compound in which the nitrogen atom in the chain amine is bonded to one to four hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms. Is preferable, and a compound having 1 to 3 bonds is more preferable. The chain amine may have one amino group in the molecule or a plurality of amino groups.
環状アミンとしては、環構造中に一つ以上のアミノ基を有し、かつ環構造が5員環〜9員環である化合物が好ましい。また、環構造中の水素原子は、他の原子又はアルキル基等の官能基に置換されていてもよい。 As the cyclic amine, a compound having one or more amino groups in the ring structure and having a ring structure of 5 to 9 members is preferable. The hydrogen atom in the ring structure may be substituted with another atom or a functional group such as an alkyl group.
また、環状アミンとしては、プロトン伝導性を向上させる点から、環構造中にアミノ基を有し、かつ環構造が5員環、7員環及び8員環のいずれかである化合物がより好ましく、環構造中にアミノ基を有し、かつ環構造が5員環である化合物であることが更に好ましい。 The cyclic amine is more preferably a compound having an amino group in the ring structure and a ring structure of any of a 5-membered ring, a 7-membered ring and an 8-membered ring from the viewpoint of improving proton conductivity. More preferably, the compound has an amino group in the ring structure and the ring structure is a 5-membered ring.
アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンは、以下の化学式で表される化合物にプロトンが付与されたカチオンから選択される少なくとも一つであることが好ましい。 The cation having an amino group and imparted with a proton is preferably at least one selected from cations imparted with a proton to a compound represented by the following chemical formula.
また、本開示の化合物は、アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンと、前述の環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンと、を含む化合物であってもよく、アミノ基を有し、プロトンが付与されたカチオンと、環状のパーフルオロアルキルスルホニルイミド骨格を有するアニオンと、を含む化合物であってもよい。 In addition, the compound of the present disclosure may be a compound including a cation having an amino group and having a proton attached thereto, and an anion having the above-described cyclic sulfonylimide skeleton. The compound containing the provided cation and the anion which has a cyclic | annular perfluoroalkyl sulfonylimide skeleton may be sufficient.
本開示の化合物は、例えば、アミノ基を有するカチオン(好ましくはアンモニウムカチオン)のハロゲン塩と、環状スルホニルイミド骨格を有するアニオンの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)と、を反応させて合成することができる。 The compound of the present disclosure is obtained by reacting, for example, a halogen salt of a cation having an amino group (preferably an ammonium cation) and an anion salt having a cyclic sulfonylimide skeleton (lithium salt, sodium salt, potassium salt, etc.). Can be synthesized.
また、本開示のプロトン伝導性電解質は、プロトン供与性化合物及びプロトン配位性化合物の少なくとも一方を更に含むことが好ましい。これにより、プロトン伝導性電解質のプロトン伝導性が向上する傾向にある。 In addition, the proton conductive electrolyte of the present disclosure preferably further includes at least one of a proton donating compound and a proton coordination compound. This tends to improve the proton conductivity of the proton conductive electrolyte.
プロトン供与性化合物としては、プロトンを他の化合物等に付与するものであれば特に限定されず、無機又は有機のプロトン供与性化合物(例えば、無機又は有機のプロトン酸)が挙げられる。無機のプロトン供与性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、ホウ酸、硝酸、リン酸、過塩素酸等が挙げられる。有機のプロトン供与性化合物としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、安息香酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フタル酸、マレイン酸、ベンゼンスルホン酸、o、m、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ノナフルオロ−1−ブタンスルホン酸、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸、ビス(トリフルオロメタン)スルニルイミド(HTFSI)、トリフルオロ酢酸、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール等が挙げられる。また、プロトン供与性化合物としては、以下の化学式(II)で表される化合物であってもよい。 The proton donating compound is not particularly limited as long as it imparts protons to other compounds, and examples thereof include inorganic or organic proton donating compounds (for example, inorganic or organic proton acids). Examples of inorganic proton donating compounds include hydrochloric acid, sulfuric acid, boric acid, nitric acid, phosphoric acid, perchloric acid, and the like. Examples of organic proton donating compounds include formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, benzoic acid, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, phthalic acid, maleic acid, benzenesulfonic acid, o, m, and p-toluene. Examples include sulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, nonafluoro-1-butanesulfonic acid, heptadecafluorooctanesulfonic acid, bis (trifluoromethane) sulfnimide (HTFSI), trifluoroacetic acid, imidazole, benzimidazole, and triazole. It is done. Further, the proton donating compound may be a compound represented by the following chemical formula (II).
プロトン配位性化合物としては、分子内にプロトンを配位するための配位点を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、脂肪族アミン、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、これらの誘導体等が挙げられる。 The proton-coordinating compound is not particularly limited as long as it has a coordination point for coordinating protons in the molecule. For example, aliphatic amines, imidazoles, triazoles, benzimidazoles, benzotriazoles, these Derivatives and the like.
例えば、本開示の化合物に含まれるアミノ基を有するカチオンについて、アミノ基が4級アミノ基である場合、プロトン伝導性を高める点から、本開示のプロトン伝導性電解質は、プロトン供与性化合物を更に含むことが好ましい。 For example, for a cation having an amino group contained in the compound of the present disclosure, when the amino group is a quaternary amino group, the proton conductive electrolyte of the present disclosure further improves the proton donating compound from the viewpoint of increasing proton conductivity. It is preferable to include.
本開示のプロトン伝導性電解質にて、プロトン供与性化合物及びプロトン配位性化合物の少なくとも一方の含有率は、特に限定されず、本開示の化合物1モルに対して0.01モル〜0.3モルであることが好ましく、0.05モル〜0.2モルであることがより好ましく、0.08モル〜0.15モルであることが更に好ましい。 In the proton conductive electrolyte of the present disclosure, the content of at least one of the proton donating compound and the proton coordination compound is not particularly limited, and is 0.01 mol to 0.3 mol with respect to 1 mol of the compound of the present disclosure. The molar ratio is preferably 0.05 mol, more preferably 0.05 mol to 0.2 mol, and still more preferably 0.08 mol to 0.15 mol.
<燃料電池>
本開示の燃料電池は、前述のプロトン伝導性電解質を備える。これにより、100℃以上かつ無加湿においても動作可能、より詳細には、100℃以上にて動作可能な温度領域を有し、かつ当該温度領域にて無加湿においても動作可能な燃料電池を提供することができる。
<Fuel cell>
The fuel cell according to the present disclosure includes the proton conductive electrolyte described above. Accordingly, a fuel cell that can operate even at 100 ° C. or higher and without humidification, and more specifically, has a temperature range that can operate at 100 ° C. or higher and that can operate without humidification in the temperature range is provided. can do.
本開示の燃料電池は、100℃以上にて動作可能であるため、発電効率に優れ、白金等の触媒の使用量の低減が可能である。これにより、燃料電池のコストが低減される。また、本開示の燃料電池は、通常の固体高分子形燃料電池よりも高温にて作動可能であるため、より高温の排熱が発生し、排熱の有効利用も可能となる。 Since the fuel cell of the present disclosure can be operated at 100 ° C. or higher, it has excellent power generation efficiency and can reduce the amount of catalyst such as platinum. This reduces the cost of the fuel cell. In addition, since the fuel cell of the present disclosure can operate at a higher temperature than a normal solid polymer fuel cell, higher-temperature exhaust heat is generated, and the exhaust heat can be effectively used.
さらに、燃料電池を100℃以上にて動作させることにより、白金等の触媒におけるCO被毒を低減することができ、CO除去が不要、あるいはCO除去の負担が低減される。これにより、燃料改質装置を備える燃料電池システムにおいて、CO変成器及びCO除去器が不要となる、あるいは、これらの負担が低減され、システム構成の簡素化が可能となる。 Furthermore, by operating the fuel cell at 100 ° C. or higher, CO poisoning in a catalyst such as platinum can be reduced, and CO removal is unnecessary or the burden of CO removal is reduced. This eliminates the need for a CO converter and a CO remover in a fuel cell system including a fuel reformer, or reduces these burdens, and simplifies the system configuration.
本開示の燃料電池は、携帯機器、燃料電池自動車等に組み込まれていてもよい。 The fuel cell of the present disclosure may be incorporated in a portable device, a fuel cell vehicle, or the like.
以下、実施例により本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、各図におけるDSCの結果を示すグラフにおいて、横軸は、温度(℃)を表す。 Hereinafter, the present disclosure will be described in detail by way of examples, but the present disclosure is not limited thereto. In the graph showing the DSC results in each figure, the horizontal axis represents temperature (° C.).
[実施例1]
まず、アミノ基を有する化合物及び前述の化学式(II)で表される化合物を混合して反応させて、アミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を得た。アミノ基を有する化合物としては、ピロリジンを用いた。
[Example 1]
First, a compound having an amino group and a compound represented by the above-mentioned chemical formula (II) are mixed and reacted to obtain a compound containing a cation having an amino group and an anion represented by the above-mentioned chemical formula (I). Obtained. Pyrrolidine was used as the compound having an amino group.
次に、得られた化合物について、再結晶後に、示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。具体的には、示差走査熱量計(島津製作所社製、DSC−60)を用い、毎分10℃の昇温速度で測定を行った。結果を図1及び表1に示す。 Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, using a differential scanning calorimeter (manufactured by Shimadzu Corporation, DSC-60), the measurement was performed at a heating rate of 10 ° C. per minute. The results are shown in FIG.
図1及び表1に示すように、固相間相転移に対応するピークが−61.7℃及び142.5℃にて観察され、融点に対応するピークが199.9℃にて観察された。また、融解エントロピーは13.97J/mol Kであった。
これにより、実施例1で得られた化合物について、142.5℃〜199.9℃が柔粘性結晶となる温度領域であることを確認した。
As shown in FIG. 1 and Table 1, peaks corresponding to the phase transition between solid phases were observed at −61.7 ° C. and 142.5 ° C., and peaks corresponding to the melting point were observed at 199.9 ° C. . The melting entropy was 13.97 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained in Example 1, it confirmed that 142.5 degreeC-199.9 degreeC was a temperature range used as a plastic crystal.
また、得られた化合物について、180℃にて4.5時間熱処理し、イオン伝導度(Conductivity(S cm−1))を測定した。イオン伝導度の測定は、水蒸気の影響を排除するため、アルゴン雰囲気にて行った。また、イオン伝導度は、抵抗値が一定になったことを確認して測定値とし、測定には全て金板を使用した。
結果を図2に示す。
なお、測定後のサンプルは黒く変色していた。
Moreover, about the obtained compound, it heat-processed at 180 degreeC for 4.5 hours, and measured ion conductivity (Conductivity (Scm < -1 >)). Ion conductivity was measured in an argon atmosphere in order to eliminate the influence of water vapor. The ion conductivity was measured after confirming that the resistance value was constant, and a metal plate was used for all measurements.
The results are shown in FIG.
In addition, the sample after the measurement was discolored black.
図2に示すように、1000/T(K−1)が2.4を超えたあたり(柔粘性結晶となる温度領域付近)から温度の上昇(1000/Tの低下)とともにイオン伝導度が大きく上昇する傾向が確認された。これにより、100℃以上の温度領域にて柔粘性結晶となる温度領域が存在する場合に、その温度領域にてイオン伝導性が高まることが示された。 As shown in FIG. 2, the ionic conductivity increases with increasing temperature (decreasing 1000 / T) from around 1000 / T (K −1 ) exceeding 2.4 (near the temperature region where the plastic crystal is formed). An upward trend was confirmed. Thereby, when the temperature range which becomes a plastic crystal exists in the temperature range of 100 degreeC or more, it was shown that ion conductivity increases in the temperature range.
[実施例2]
アミノ基を有する化合物としてピペリジンを用いたこと以外は実施例1と同様にし、アミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を得た。
[Example 2]
A compound containing a cation having an amino group and an anion represented by the above-mentioned chemical formula (I) was obtained in the same manner as in Example 1 except that piperidine was used as the compound having an amino group.
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
結果を図3及び表1に示す。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
図3及び表1に示すように、固相間相転移に対応するピークが約31℃及び143.9℃にて観察され、融点に対応するピークが216.2℃にて観察された。また、融解エントロピーは15.7J/mol Kであった。
これにより、実施例2で得られた化合物について、143.9℃〜216.2℃が柔粘性結晶となる温度領域であることを確認した。
As shown in FIG. 3 and Table 1, peaks corresponding to the phase transition between solid phases were observed at about 31 ° C. and 143.9 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 216.2 ° C. The melting entropy was 15.7 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained in Example 2, it was confirmed that 143.9 degreeC-216.2 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal.
また、得られた化合物について、200℃にて26時間熱処理し、実施例1と同様にしてイオン伝導度を測定した。
結果を図4に示す。
なお、測定後のサンプルに特に変化はなかった。
Further, the obtained compound was heat-treated at 200 ° C. for 26 hours, and the ionic conductivity was measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
There was no particular change in the sample after measurement.
図4に示すように、1000/T(K−1)が2.4あたり(柔粘性結晶となる温度領域付近)から温度の上昇とともにイオン伝導度が大きく上昇する傾向が確認された。これにより、100℃以上の温度領域にて柔粘性結晶となる温度領域が存在する場合に、その温度領域にてイオン伝導性が高まることが示された。 As shown in FIG. 4, it was confirmed that 1000 / T (K −1 ) tends to increase significantly with increasing temperature from around 2.4 (near the temperature region where the plastic crystal is formed). Thereby, when the temperature range which becomes a plastic crystal exists in the temperature range of 100 degreeC or more, it was shown that ion conductivity increases in the temperature range.
[実施例3]
アミノ基を有する化合物としてヘキサメチレンイミンを用いたこと以外は実施例1と同様にし、アミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を得た。
[Example 3]
Except having used hexamethyleneimine as a compound which has an amino group, it carried out similarly to Example 1, and obtained the compound containing the cation which has an amino group, and the anion represented by the above-mentioned chemical formula (I).
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
結果を図5及び表1に示す。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
図5及び表1に示すように、固相間相転移に対応するピークが137.1℃にて観察され、融点に対応するピークが193.7℃にて観察された。また、融解エントロピーは14.7J/mol Kであった。
これにより、実施例3で得られた化合物について、137.1℃〜193.7℃が柔粘性結晶となる温度領域であることを確認した。
As shown in FIG. 5 and Table 1, a peak corresponding to the interphase transition was observed at 137.1 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 193.7 ° C. The melting entropy was 14.7 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained in Example 3, it was confirmed that 137.1 degreeC-193.7 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal.
また、得られた化合物について、170℃にて約23時間熱処理した後、実施例1と同様にしてイオン伝導度を測定した。
結果を図6に示す。
なお、測定後のサンプルは、一部が黒っぽくなっていた。
Further, the obtained compound was heat-treated at 170 ° C. for about 23 hours, and then the ionic conductivity was measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
In addition, a part of the sample after the measurement was dark.
図6に示すように、1000/T(K−1)が2.4〜2.5の間あたり(柔粘性結晶となる温度領域付近)から温度の上昇とともにイオン伝導度が大きく上昇する傾向が確認された。これにより、100℃以上の温度領域にて柔粘性結晶となる温度領域が存在する場合に、その温度領域にてイオン伝導性が高まることが示された。 As shown in FIG. 6, the ionic conductivity tends to increase greatly as the temperature increases from about 1000 / T (K −1 ) between 2.4 and 2.5 (near the temperature range where the plastic crystal is formed). confirmed. Thereby, when the temperature range which becomes a plastic crystal exists in the temperature range of 100 degreeC or more, it was shown that ion conductivity increases in the temperature range.
[実施例4]
アミノ基を有する化合物としてヘプタメチレンイミンを用いたこと以外は実施例1と同様にし、アミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を得た。
[Example 4]
Except having used heptamethyleneimine as a compound which has an amino group, it carried out similarly to Example 1, and obtained the compound containing the cation which has an amino group, and the anion represented by the above-mentioned chemical formula (I).
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
結果を図7及び表1に示す。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
図7及び表1に示すように、固相間相転移に対応するピークが134.5℃及び144.3℃にて観察され、融点に対応するピークが177.7℃にて観察された。また、融解エントロピーは11.2J/mol Kであった。
これにより、実施例4で得られた化合物について、144.3℃〜177.7℃が柔粘性結晶となる温度領域であることを確認した。
As shown in FIG. 7 and Table 1, peaks corresponding to the phase transition between solid phases were observed at 134.5 ° C. and 144.3 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 177.7 ° C. The melting entropy was 11.2 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained in Example 4, it was confirmed that 144.3 degreeC-177.7 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal.
また、得られた化合物について、160℃にて12時間熱処理した後、実施例1と同様にしてイオン伝導度を測定した。
結果を図8に示す。
なお、測定後のサンプルに特に変化はなかった。
Further, the obtained compound was heat-treated at 160 ° C. for 12 hours, and then ion conductivity was measured in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIG.
There was no particular change in the sample after measurement.
図8に示すように、1000/T(K−1)が2.4〜2.5の間(柔粘性結晶となる温度領域付近)から温度の上昇とともにイオン伝導度が大きく上昇する傾向が確認された。これにより、100℃以上の温度領域にて柔粘性結晶となる温度領域が存在する場合に、その温度領域にてイオン伝導性が高まることが示された。 As shown in FIG. 8, it is confirmed that the ionic conductivity tends to increase greatly as the temperature rises from 1000 / T (K −1 ) between 2.4 and 2.5 (near the temperature range where the plastic crystal is formed). It was done. Thereby, when the temperature range which becomes a plastic crystal exists in the temperature range of 100 degreeC or more, it was shown that ion conductivity increases in the temperature range.
[実施例5〜16]
アミノ基を有する化合物として表1に示す化合物を用いたこと以外は実施例1と同様にし、アミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を得た。
[Examples 5 to 16]
Except having used the compound shown in Table 1 as a compound which has an amino group, it carried out similarly to Example 1, and obtained the compound containing the cation which has an amino group, and the anion represented by the above-mentioned chemical formula (I).
次に、実施例5〜16にて得られた化合物について、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。なお、実施例5〜7及び実施例14は、再結晶後に示差走査熱量測定(DSC)を行い、実施例8〜13及び実施例15、16は、合成後に示差走査熱量測定(DSC)を行った。
結果を図9〜図20及び表1に示す。なお表1中「−」はデータが無いことを示す。
Next, with respect to the compounds obtained in Examples 5 to 16, in the same manner as in Example 1, differential scanning calorimetry (DSC) was performed to determine the temperature at which interphase transition occurs and the melting point. Examples 5 to 7 and Example 14 perform differential scanning calorimetry (DSC) after recrystallization, and Examples 8 to 13 and Examples 15 and 16 perform differential scanning calorimetry (DSC) after synthesis. It was.
The results are shown in FIGS. 9 to 20 and Table 1. In Table 1, “-” indicates that there is no data.
表1及び図9〜20に示すように、実施例5〜実施例16におけるアミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物について、100℃以上にて柔粘性結晶となり、かつ融解しない温度領域が存在することを確認した。
なお、図13に示すように、実施例8では、融点がDSC曲線に現れなかったが、測定用のサンプルは300℃付近にて黒っぽくなっていることがわかった。実施例8では、固相間相転移に対応するピークが見られた温度95.5℃から分解するまでの温度が、柔粘性結晶となる温度領域であると推測される。
As shown in Table 1 and FIGS. 9-20, about the compound containing the cation which has an amino group in Example 5- Example 16, and the anion represented by the above-mentioned chemical formula (I), it is soft at 100 degreeC or more. It was confirmed that there was a temperature region that became viscous crystals and did not melt.
As shown in FIG. 13, in Example 8, the melting point did not appear in the DSC curve, but it was found that the measurement sample was dark at around 300 ° C. In Example 8, it is presumed that the temperature from decomposition at a temperature of 95.5 ° C. at which a peak corresponding to the phase transition between solid phases is observed is a temperature range in which a plastic crystal is formed.
[実施例17、18]
次に、実施例2と同様にしてピロリジンカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物を合成し、この化合物にプロトン供与性化合物をドープしたときのイオン伝導性への影響を検討した。
まず、実施例17としてピロリジンカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物(プロトン供与性化合物ドープ無し)を準備し、実施例18として、ピロリジンカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンとを含む化合物(プロトン供与性化合物ドープ有り)を準備した。実施例18については、前述の化学式(II)で表される化合物を合成した化合物1モルに対して0.1モルドープした。
[Examples 17 and 18]
Next, a compound containing a pyrrolidine cation and the anion represented by the above chemical formula (I) was synthesized in the same manner as in Example 2, and the ion conductivity when this compound was doped with a proton donating compound was synthesized. The impact was examined.
First, as Example 17, a compound containing a pyrrolidine cation and the anion represented by the above chemical formula (I) (without proton donating compound dope) was prepared. As Example 18, the pyrrolidine cation and the above chemical formula ( A compound (with proton donating compound dope) containing an anion represented by I) was prepared. About Example 18, 0.1 mol dope with respect to 1 mol of compounds which synthesize | combined the compound represented by the above-mentioned chemical formula (II).
次に、得られた化合物について、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
結果を図21及び図23に示す。
Next, the temperature and melting point at which the interphase transition occurred were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1 for the obtained compound.
The results are shown in FIGS.
図21に示すように、実施例17では、固相間相転移に対応するピークが31〜34℃及び148.0℃にて観察され、融点に対応するピークが216.8℃にて観察された。
また、図23に示すように、実施例18では、固相間相転移に対応するピークが31〜34℃及び145.0℃にて観察され、融点に対応するピークが209.8℃にて観察された。
As shown in FIG. 21, in Example 17, peaks corresponding to the interphase transition were observed at 31 to 34 ° C. and 148.0 ° C., and peaks corresponding to the melting point were observed at 216.8 ° C. It was.
Moreover, as shown in FIG. 23, in Example 18, the peaks corresponding to the phase transition between the solid phases were observed at 31 to 34 ° C. and 145.0 ° C., and the peak corresponding to the melting point was at 209.8 ° C. Observed.
また、得られた化合物について、200℃にて16時間45分熱処理した後、イオン伝導度(Conductivity(S cm−1))を測定した。イオン伝導度の測定は、水蒸気の影響を排除するため、アルゴン雰囲気にて行った。また、イオン伝導度は、抵抗値が一定になったことを確認して測定値とし、測定には全て金板を使用した。
結果を図22及び図24に示す。
Moreover, about the obtained compound, after heat-processing at 200 degreeC for 16 hours 45 minutes, ion conductivity (Conductivity (Scm < -1 >)) was measured. Ion conductivity was measured in an argon atmosphere in order to eliminate the influence of water vapor. The ion conductivity was measured after confirming that the resistance value was constant, and a metal plate was used for all measurements.
The results are shown in FIGS.
図22及び図24に示すように、プロトン供与性化合物をドープすることにより、プロトン供与性化合物をドープしていない場合と比較してイオン伝導性が向上することが確認された。 As shown in FIGS. 22 and 24, it was confirmed that doping the proton donating compound improves the ion conductivity as compared with the case where the proton donating compound is not doped.
[実施例19]
化学式[N(CH2CH3)3CH3]+X−(Xは塩素原子)で表されるアミノ基を有する化合物と、前述の化学式(I)で表されるアニオンのリチウム塩を含む化合物を反応させ、化学式[N(CH2CH3)3CH3]+で表されるアミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(I)で表されるアニオンと、を含む化合物を得た。
[Example 19]
A compound containing an amino group represented by the chemical formula [N (CH 2 CH 3 ) 3 CH 3 ] + X − (X is a chlorine atom) and a lithium salt of an anion represented by the above chemical formula (I) To obtain a compound containing a cation having an amino group represented by the chemical formula [N (CH 2 CH 3 ) 3 CH 3 ] + and an anion represented by the chemical formula (I).
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
固相間相転移に対応するピークが−28.2℃にて観察され、融点に対応するピークが268.3℃にて観察された。また、融解エントロピーは7.4J/mol Kであった。
これにより、実施例19で得られた化合物について、−28.2℃〜268.3℃が柔粘性結晶となる温度領域であることを確認した。
なお、実施例19で得られた化合物については、プロトン伝導性を高める点から、プロトン供与性化合物をドープすることが好ましい。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
A peak corresponding to the interphase transition was observed at −28.2 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 268.3 ° C. The melting entropy was 7.4 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained in Example 19, it was confirmed that -28.2 degreeC-268.3 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal.
In addition, about the compound obtained in Example 19, it is preferable to dope a proton-donating compound from the point which improves proton conductivity.
[比較例1]
化学式[N(CH2CH3)3CH3]+Cl−で表されるアミノ基を有する化合物と、以下の化学式(III)で表されるアニオンのリチウム塩を含む化合物を反応させ、化学式[N(CH2CH3)3CH3]+で表されるアミノ基を有するカチオンと、以下の化学式(III)で表されるアニオンと、を含む化合物を得た。
[Comparative Example 1]
A compound having an amino group represented by the chemical formula [N (CH 2 CH 3 ) 3 CH 3 ] + Cl − is reacted with a compound containing a lithium salt of an anion represented by the following chemical formula (III). A compound containing a cation having an amino group represented by N (CH 2 CH 3 ) 3 CH 3 ] + and an anion represented by the following chemical formula (III) was obtained.
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
固相間相転移に対応するピークが−51.7℃にて観察され、融点に対応するピークが95.6℃にて観察された。また、融解エントロピーは7.6J/mol Kであった。
これにより、比較例1で得られた化合物について、−51.7℃〜95.6℃が柔粘性結晶となる温度領域であり、柔粘性結晶となる温度領域が100℃未満であることを確認した。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
A peak corresponding to the phase transition between solid phases was observed at −51.7 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 95.6 ° C. The melting entropy was 7.6 J / mol K.
Thereby, about the compound obtained by the comparative example 1, -51.7 degreeC-95.6 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal, and confirms that the temperature range used as a plastic crystal is less than 100 degreeC. did.
[比較例1]
以下の化学式(IV)で表されるアミノ基を有するカチオンの塩化物と、前述の化学式(III)で表されるアニオンのリチウム塩を含む化合物を反応させ、以下の化学式(IV)で表されるアミノ基を有するカチオンと、前述の化学式(III)で表されるアニオンと、を含む化合物を得た。
[Comparative Example 1]
A cation chloride having an amino group represented by the following chemical formula (IV) is reacted with a compound containing a lithium salt of an anion represented by the above chemical formula (III), and represented by the following chemical formula (IV). A compound containing a cation having an amino group and an anion represented by the chemical formula (III) was obtained.
次に、得られた化合物について、再結晶後に、実施例1と同様にして示差走査熱量測定(DSC)にて、固相間相転移が生じる温度、及び融点を求めた。
固相間相転移に対応するピークが−14℃にて観察され、融点に対応するピークが86℃にて観察された。
これにより、比較例2で得られた化合物について、−14℃〜86℃が柔粘性結晶となる温度領域であり、柔粘性結晶となる温度領域が100℃未満であることを確認した。
Next, for the obtained compound, after recrystallization, the temperature at which the interphase transition occurs and the melting point were determined by differential scanning calorimetry (DSC) in the same manner as in Example 1.
A peak corresponding to the interphase transition was observed at −14 ° C., and a peak corresponding to the melting point was observed at 86 ° C.
Thereby, about the compound obtained by the comparative example 2, it was confirmed that -14 degreeC-86 degreeC is a temperature range used as a plastic crystal, and the temperature range used as a plastic crystal is less than 100 degreeC.
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