醇的脂族基团链长优选为在(；~C 5的范围内，更优选为在C C 4的范围内， 并且甚至更优选为在(；~C 3的范围内。用于该工序的醇优选为如甲醇、乙醇、丙醇或其混 合物并且更优选为乙醇。通过使用这些醇，可以稳定地进行电解质的分散液的凝胶化。
[0044] 在该工序中，可以基于使用的电解质种类、电解质的浓缩物中的水含量和/或电 解质的浓缩物中的电解质含量适当地设定醇的添加量。优选地将醇的添加量设定为如下的 量：其使得在所述醇添加之后可获得的电解质的水性分散液中的电解质含量变得基本上等 于在所述水含量降低工序之前可获得的电解质的水性分散液中的电解质含量。通过以上述 量添加醇，可以稳定地进行电解质的分散液的凝胶化。
[0045] 在该工序中，将醇添加至电解质的浓缩物时的温度优选为等于水含量降低工序或 冷却工序的温度。通过在上述温度下进行该工序，可以稳定地进行电解质的分散液的凝胶 化。
[0046] 在该工序中，将醇添加至电解质的浓缩物时的压力没有特别限制。可以在大气压 或减压下进行该工序。
[0047] [1-5 :搅拌工序]
[0048] 本发明的方法可以任选地包括对添加了醇的电解质的浓缩物进行搅拌的搅拌工 序。凭借该工序，可以促进电解质的分散液的凝胶化并且形成凝胶状电解质的分散液。
[0049] 在该工序中，搅拌电解质的浓缩物的手段没有特别限制。可以使用通常用于相关
技术领域中的手段，如机械搅拌器、磁力搅拌器等。
[0050] 在该工序中，在醇添加后搅拌电解质的浓缩物时的温度优选为等于醇添加工序的 温度。通过在上述温度下进行该工序，可以促进电解质的分散液的凝胶化并且形成凝胶状 电解质的分散液。
[0051] 在该工序中，电解质的浓缩物的搅拌时间没有特别限制。可以在基本上完成电解 质的分散液的凝胶化的时间段内持续地进行搅拌。通过基于上述基准确认电解质的分散液 的凝胶态，可以确定电解质的分散液的凝胶化基本上完成的时间点。
[0052] 如上所述，使用本发明方法使得可以容易地制造凝胶状电解质的分散液。在其中 将通过本发明的方法制造的凝胶状电解质的分散液用作例如用于燃料电池的膜电极组件 中的固体聚合物电解质膜的材料的情况下，可以将催化剂层直接接合至固体聚合物电解质 膜的上表面和/或下表面而不用必须使用辅助材料。因此，本发明的方法在制造用于燃料 电池的膜电极组件中的固体聚合物电解质膜的材料中是有用的。
[0053] [实施例]
[0054] 在下文中，将使用实施例对本发明进行更详细的描述。然而，本发明的技术范围不 限于这些实施例。
[0055] 〈实验I :凝胶状电解质的分散液的制造〉
[0056] 在以下条件下通过使用干燥炉对由20质量％的DE2021CS型Nafion(注册商标） 分散液和10质量％的DE1021CS型Naf ion (注册商标）分散液（二者均由和光纯药工业株 式会社制造）组成的电解质的水性分散液进行加热和减压浓缩（压力：91kPa)，从而制备电 解质的浓缩物。通过热重分析法（TG)和气相色谱（GC)分析测量电解质的浓缩物中的水含 量和电解质（Nafion)含量。从干燥炉取出浓缩至预定水含量的浓缩物并且充分冷却至室 温。将乙醇添加至冷却的电解质的浓缩物中。随后，使用由THINKY公司制造的自转公转混 合器（Awatori Rentaro，AR-100)将添加了乙醇的浓缩物搅拌15分钟。通过对电解质的分 散液的添加后电解质含量变得等于电解质的分散液的添加前电解质含量所需的量进行计 算来确定乙醇的添加量。通过裸眼对电解质的分散液的搅拌后状态进行检查。将结果示于 下表中。
[0057] [表 1]
[0058]
[0059] ※凝胶化的评价
[0060] 0 :能够被夹起和保持的状态；
[0061] Λ :尽管显示粘度增加但不能被夹起和保持的状态；
[0062] X :未显示变化的状态。
[0063] 如表1中所示，如果在5°C、25°C、30°C、40°C或50°C的温度下浓缩电解质的水性分 散液，并且如果将电解质的水性分散液中的水含量降低至基于水性分散液的总质量为3质 量％或5质量％，则添加乙醇后电解质的分散液的状态变为凝胶态。也就是说，确认了包括 电解质的浓缩物和乙醇的分散液变成了凝聚性分散体系，并且还确认了电解质浓缩物和乙 醇的混合状态在全部电解质的分散液上散布并且显示具有固体特征的力学行为。
[0064] 〈实验11 :使用其它电解质的制造例〉
[0065] 通过与实验I的程序相同的程序制备电解质的分散液，不同之处在于使用 Flemion (注册商标）（由旭硝子株式会社制造）和Aciplex (商标）（由旭硝子株式会社制 造）作为电解质。通过与实验I的程序相同的程序评价分散液的状态。结果清楚显示，即 使当使用这些电解质时，在相同条件下也获得凝胶状电解质的分散液。
[0066] 通过与实验I的程序相同的程序制备电解质的分散液，不同之处在于使用公开于 JP 2011-140605 A的高氧渗透性电解质作为电解质。通过与实验I的程序相同的程序评价 分散液的状态。结果清楚显示，即使当使用该电解质时，在相同条件下也获得凝胶状电解质 的分散液。
【主权项】
1. 一种凝胶状电解质的分散液的制造方法，包括： 水含量降低工序，其中将电解质的水性分散液在50°c以下的温度下浓缩，将该电解质 的浓缩物中的水含量降低至基于该电解质的浓缩物的总质量为5质量％以下；和 醇添加工序，其中将醇添加至在所述水含量降低工序中获得的电解质的浓缩物中以形 成凝胶状电解质的分散液。2. 根据权利要求1所述的制造方法，其中在所述水含量降低工序中，对电解质的水性 分散液进行浓缩直至电解质的浓缩物中的电解质含量基于该电解质的浓缩物的总质量变 为20质量％以上。3. 根据权利要求1或2所述的制造方法，其中在所述水含量降低工序中，将电解质的水 性分散液在处于0 °C~30 °C范围内的温度下浓缩。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的制造方法，其中所述醇是一种或多种脂族醇。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的制造方法，还包括冷却工序，其中将在所述水含 量降低工序中获得的电解质的浓缩物冷却。6. 根据权利要求1~5中的任一项所述的制造方法，其中实施所述电解质的水性分散 液的浓缩直至所述电解质的水性分散液的浓缩物的介电常数变为20以下。7. 根据权利要求1~6中的任一项所述的制造方法，其中在大气压或减压下实施所述 电解质的水性分散液的浓缩。8. 根据权利要求1~7中的任一项所述的制造方法，其中醇的添加量设定为如下的量， 其使得在所述醇添加之后可获得的电解质的水性分散液中的电解质含量变得基本上等于 在所述水含量降低工序之前可获得的电解质的水性分散液中的电解质含量。9. 根据权利要求1~8中的任一项所述的制造方法，还包括搅拌工序，其中对添加了所 述醇的电解质的浓缩物进行搅拌。10. 根据权利要求9所述的制造方法，其中在所述醇添加之后搅拌电解质的浓缩物时 的温度等于所述醇添加工序的温度。
【专利摘要】凝胶状电解质的分散液的制造方法，包括：水含量降低工序，其中将电解质的水性分散液在50℃以下的温度下浓缩，将该电解质的浓缩物中的水含量降低至基于该电解质的浓缩物的总质量为5质量％以下；和醇添加工序，其中将醇添加至在所述水含量降低工序中获得的电解质的浓缩物中以形成凝胶状电解质的分散液。
【IPC分类】H01M8/1018, H01M8/10
【公开号】CN105591140
【申请号】CN201510761979
【发明人】远藤美登
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月10日
【公告号】EP3018746A1, US20160133978