燃料电池耐久性制造技术

本发明专利技术提供燃料电池膜电极组件和燃料电池聚合物电解质膜，其包括结合的阴离子官能团和多价阳离子，如Ｍｎ或Ｒｕ阳离子，所述膜具有改进的耐久性。本发明专利技术还提供其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池膜电极组件和燃料电池聚合物电解质膜，其包括结合的阴离子官能团和多价阳离子如Mn或Ru阳离子并表现出改进的耐久性，本专利技术还提供其制造方法。
技术介绍
据称，Ludvigson，J.Mater.Chem.，11(2001)1269-1276；Michas，J.Membrane Sci.，29(1986)239-257和Japanese Kokai 2001/118591(Morimoto)公开了通过以下方法制造的聚合物电解质膜：通常在金属盐的溶液中浸渍膜，然后进行氧化步骤使金属盐转化成终产物中的金属氧化物。金属盐包括Mn盐(Ludvigson)和Ru盐(Michas和Morimoto)。四氟乙烯(TFE)和式FSO2-CF2-CF2-O-CF(CF3)-CF2-O-CF＝CF2的共聚单体的共聚物是已知的，并以磺酸形式以商品名Nafion由DuPontChemical Company，Wilmington，Delaware出售，即其中FSO2-端基水解成HSO3-。在制造燃料电池用的聚合物电解质膜中常常使用Nafion。四氟乙烯(TFE)和式FSO2-CF2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池膜电极组件，其包括聚合物电解质膜，所述聚合物电解质膜包括聚合物，所述聚合物包括结合的阴离子官能团，其中所述聚合物电解质膜还包括选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-9-20 10/945,1781.一种燃料电池膜电极组件，其包括聚合物电解质膜，所述聚合物电解质膜包括聚合物，所述聚合物包括结合的阴离子官能团，其中所述聚合物电解质膜还包括选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子。2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。3.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.01～0.1电荷当量。4.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子在所述聚合物电解质膜厚度上的分布是均匀的。5.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是锰阳离子。6.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是Mn2+阳离子。7.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是Ru3+阳离子。8.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其当量重为1000或更小。9.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其-->当量重为900或更小。10.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其当量重为800或更小。11.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物是高度氟化的。12.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物是全氟化的。13.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物包括下式的侧基：-O-CF2-CF2-CF2-CF2-SO3H。14.如权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物包括下式的侧基：-O-CF2-CF(CF3)-O-CF2-CF2-SO3H。15.一种燃料电池膜电极组件，其包括聚合物电解质膜，所述聚合物电解质膜包括聚合物，所述聚合物包括结合的阴离子官能团，其中至少一部分所述阴离子官能团是酸形式的，和至少一部分所述阴离子官能团被选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子中和。16.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。17.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子-->的存在量为0.01～0.1电荷当量。18.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子在所述聚合物电解质膜厚度上的分布是均匀的。19.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是锰阳离子。20.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是Mn2+阳离子。21.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述阳离子是Ru3+阳离子。22.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其当量重为1000或更小。23.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其当量重为900或更小。24.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物其当量重为800或更小。25.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物是高度氟化的。26.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物是全氟化的。27.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物-->包括下式的侧基：-O-CF2-CF2-CF2-CF2-SO3H。28.如权利要求15所述的燃料电池膜电极组件，其中所述聚合物包括下式的侧基：-O-CF2-CF(CF3)-O-CF2-CF2-SO3H。29.一种聚合物电解质膜，所述聚合物电解质膜包括聚合物，所述聚合物包括结合的阴离子官能团，其中所述聚合物电解质膜还包括选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子，和其中按聚合物电解质中存在的酸官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。30.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。31.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.01～0.1电荷当量。32.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子在所述聚合物电解质膜厚度上的分布是均匀的。33.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是锰阳离子。34.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是Mn2+阳离子。-->35.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是Ru3+阳离子。36.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物其当量重为1000或更小。37.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物其当量重为900或更小。38.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物其当量重为800或更小。39.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物是高度氟化的。40.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物是全氟化的。41.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物包括下式的侧基：-O-CF2-CF2-CF2-CF2-SO3H。42.如权利要求29所述的聚合物电解质膜，其中所述聚合物包括下式的侧基：-O-CF2-CF(CF3)-O-CF2-CF2-SO3H。43.一种聚合物电解质膜，所述聚合物电解质膜包括聚合物，所述聚合物包括结合的阴离子官能团，其中至少一部分所述阴离子官能团是酸形式的，和至少一部分所述阴离子官能团被选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子中和，和其中按聚合物电解质中存在的酸官能团的摩-->尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。44.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.001～0.5电荷当量。45.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中按聚合物中存在的阴离子官能团的摩尔量计，选自锰阳离子和钌阳离子的阳离子的存在量为0.01～0.1电荷当量。46.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子在所述聚合物电解质膜厚度上的分布是均匀的。47.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是锰阳离子。48.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是Mn2+阳离子。49.如权利要求43所述的聚合物电解质膜，其中所述阳离子是Ru3+阳离子。50.如权利要求43所述的聚合物电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修H弗雷，史蒂文J汉罗克，格雷戈里M豪根，帕T范，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]