聚合物电解质膜及其制造方法、固体高分子型燃料电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114256491A(43)申请公布日2022.03.29(21)申请号202011008748.8C08K5/3415(2006.01)(22)申请日2020.09.23C08K5/526(2006.01)(71)申请人东丽先端材料研究开发（中国）有限公司地址200241上海市闵行区紫竹高新技术产业开发区紫月路369号(72)发明人邵芳可陈桥川崎学(51)Int.Cl.H01M8/10(2016.01)H01M8/1051(2016.01)H01M8/1069(2016.01)H01M8/1086(2016.01)C08J5/22(2006.01)C08L79/08(2006.01)C08L61/16(2006.01)C08L87/00(2006.01)权利要求书1页说明书14页(54)发明名称聚合物电解质膜及其制造方法、固体高分子型燃料电池(57)摘要本发明提供一种包含离子导电聚合物和马来酰亚胺化合物，且源自所述马来酰亚胺化合物的马来酰亚胺基团中，保留有双键的马来酰亚胺基团占所有马来酰亚胺基团的摩尔数的10‑80％的聚合物电解质膜，及其制备方法和含有该聚合物电解质膜的固体高分子型燃料电池。所述聚合物电解质膜通过控制聚合物膜中保留有双键的马来酰亚胺基团的数量，从而同时实现了优异的尺寸稳定性和化学耐久性。CN114256491ACN114256491A权利要求书1/1页1.一种聚合物电解质膜，其特征在于：包含离子导电聚合物和马来酰亚胺化合物，其中，源自所述马来酰亚胺化合物的马来酰亚胺基团中，保留有双键的马来酰亚胺基团占所有马来酰亚胺基团的摩尔数的10-80％。2.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述马来酰亚胺化合物为单马来酰亚胺化合物、二马来酰亚胺化合物的一种或两种。3.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述聚合物电解质膜还包含含氮杂环化合物，所述含氮杂环化合物为含氮杂萘酮基化合物、苯并噁嗪基化合物、咪唑环基化合物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述马来酰亚胺化合物具有N取代的亚磷酸酯基团。5.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：相对于聚合物电解质膜整体而言，所述马来酰亚胺化合物的含量以重量计为0.5％以上且15％以下。6.根据权利要求1所述的聚合物电解质膜，其特征在于：所述离子导电聚合物为选自磺化全氟系聚合物、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚苯醚、磺化聚芳撑醚、磺化聚芳撑、磺化聚苯并唑、磺化聚苯并咪唑、磺化芳香族聚酰胺、磺化聚酰亚胺及包含至少一种构成前述聚合物的链段的共聚物中的一种以上。7.一种权利要求1～6中任一项所述的聚合物电解质膜的制造方法，该方法包括：提供用于形成聚合物电解质膜的组合物，所述组合物包含马来酰亚胺化合物、离子导电聚合物和溶剂；将所述用于形成聚合物电解质膜的组合物涂布在基材上；之后对所涂布的用于形成聚合物电解质膜的组合物进行热处理。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述热处理为温度150-200℃，时间1-30分钟。9.一种固体高分子型燃料电池，其特征在于：其使用了权利要求1～6中任一项所述的聚合物电解质膜。2CN114256491A说明书1/14页聚合物电解质膜及其制造方法、固体高分子型燃料电池技术领域[0001]本发明属于燃料电池用聚合物电解质膜领域，具体涉及一种包含马来酰亚胺化合物的聚合物电解质膜及其制备方法，以及包含该聚合物电解质膜的固体高分子型燃料电池。背景技术[0002]燃料电池是通过将电化学反应氧化燃料，例如：氢或甲醇，从而产生电能的发电器。近年来作为清洁能源供给源受到关注。特别是固体高分子型燃料电池，具有较高的能量密度，因此预期可被广泛应用于小规模的分散型发电设施以及汽车、船舶等移动体的发电装置。另外，作为小型移动仪器、便携仪器的电源也受到关注。[0003]燃料电极(阳极)、氧电极(阴极)和安置在两电极间的聚合物电解质膜的结构称为膜电极组件(简称MEA)。再将双极板与膜电极组件交替叠合，之间嵌入密封件，经前后端板压紧拴牢，即构成固体高分子型燃料电池电堆。可见电堆是由多个固体高分子型燃料电池单电池串联组成的。聚合物电解质膜是固体高分子型燃料电池中的核心部件，其寿命是燃料电池乃至电堆寿命的关键因素。[0004]在固体高分子型燃料电池中，阳极进行的反应如式(1)所示：+-[0005]H2→2H+2e(1)[0006]式(1)产生的电子通过外部电路，通过外部负荷后到达阴极侧。产生的质子通过电渗透从聚合物电解质膜内由阳极侧移动到阴极侧。[0007]另一方面，在阴极进行如式(2)所示的反应：+-[0008]4H+O2+4e→2H2O(2)[