[發(fā)明專(zhuān)利]用于質(zhì)子交換膜的液體組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580057162.1
• 申請(qǐng)日: 2015-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107075291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L.梅洛;S.托恩拉;M.科拉薩尼提;C.歐大尼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 索爾維特殊聚合物意大利有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09D127/18
• 分類(lèi)號(hào): C09D127/18;C08L27/18;C08J5/22;H01M8/1044;H01M8/1081
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;黃念

本發(fā)明涉及包含攜帶?SO₃H基團(tuán)的聚合物和全氟彈性體的液體組合物、用于制造所述液體組合物的方法以及通過(guò)使用所述組合物制造的物品。優(yōu)選地，所述物品是質(zhì)子交換膜，該質(zhì)子交換膜同時(shí)示出良好的機(jī)械阻力和電化學(xué)特性，并且例如作為在燃料電池中的隔膜是有用的。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年10月20日提交的歐洲申請(qǐng)?zhí)?4189535.9的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的將所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)援引方式并入本申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造質(zhì)子交換膜的液體組合物，這些質(zhì)子交換膜作為燃料電池中的隔膜是有用的。

背景技術(shù)

含有磺酸官能團(tuán)的氟化聚合物，由于其離子傳導(dǎo)特性，已經(jīng)在制造用于電化學(xué)裝置諸如電解池和燃料電池的電解質(zhì)膜中找到了廣泛的應(yīng)用。值得注意的實(shí)例是例如質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池，其使用氫氣作為燃料并且使用氧氣或空氣作為氧化劑。

總體上，所述膜要求優(yōu)異的離子電導(dǎo)率、阻氣特性(以避免氫氣與氧氣的直接混合)、機(jī)械強(qiáng)度以及在電池運(yùn)行條件下的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。

在使用過(guò)程中，膜必須耐受三種不同的膜降解機(jī)制，即化學(xué)、熱和機(jī)械降解。已知后者由于穿孔、裂紋、撕裂和針孔而引起早期失效。

在本領(lǐng)域中已經(jīng)開(kāi)發(fā)了若干途徑來(lái)改進(jìn)膜的機(jī)械穩(wěn)定性，最終目的是增加它們的耐久性和壽命。典型地，這些途徑包括化學(xué)交聯(lián)、通過(guò)無(wú)機(jī)填充劑的機(jī)械增強(qiáng)和用機(jī)械穩(wěn)定的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)。這些途徑的綜述已經(jīng)由SUBIANTO,S.等人的“導(dǎo)致用于PEM燃料電池的全氟磺酸膜的改進(jìn)的機(jī)械特性的物理和化學(xué)改性路線(Physical and chemicalmodification routes leading to improved mechanical properties ofperfluorosulfonic acid membranes for PEM fuel cells)”，電源雜志(Journal ofPower Source)，2013，第233卷，第216-230頁(yè)提供。

然而，雖然在一方面使用惰性增強(qiáng)物改進(jìn)了膜的機(jī)械特性，但是在另一方面，這導(dǎo)致質(zhì)子電導(dǎo)率的降低，結(jié)果是使膜的電化學(xué)特性變差。

在本領(lǐng)域中還已經(jīng)披露了磺酸離聚物可以與氟彈性體混合。

例如，US 2013/0022894(通用汽車(chē)全球技術(shù)運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司(GM GLOBALTECHNOLOGY OPERATIONS,LLC))24.01.2013、US 2010/0044616(通用汽車(chē)全球技術(shù)運(yùn)營(yíng)股份有限公司(GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS,INC))25.02.2010和US 2010/047657(通用汽車(chē)全球技術(shù)運(yùn)營(yíng)股份有限公司)25.02.2010披露了全氟磺酸離聚物與2751(偏二氟乙烯和六氟丙烯的部分氟化的共聚物)的共混物。

US 2005/0239912(蘇威蘇萊克斯公司(SOLVAY SOLEXIS S.P.A.))總體上披露了離聚物可以與相對(duì)于該離聚物按重量計(jì)在0％與50％之間的量的氟彈性體(例如TFE/全氟甲基乙烯基醚共聚物)混合。離聚物和氟彈性體混合物可以是固體聚合物或聚合膠乳的物理共混物。

然而，該申請(qǐng)沒(méi)有披露包含離聚物和氟彈性體的特定組合物，也沒(méi)有提供關(guān)于如何混合膠乳以便避免由此含有的成分的聚沉的任何詳細(xì)指示。