[發明專利]混合質子交換膜

在審

• 申請號: 202110097630.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN113161591A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 克里斯托夫·瓦基耶;納塔利亞·羅維拉;克里斯托夫·巴韋雷爾;克里斯特爾·拉伯蒂-羅伯特;勞拉·庫斯坦;克萊芒特·桑謝斯
• 申請（專利權）人: 西姆比奧公司;法蘭西公學院;索邦大學;國家科學研究中心
• 主分類號: H01M8/1041
• 分類號: H01M8/1041;H01M8/1072;H01M8/1004
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;鐘海勝

1.一種用于燃料電池的質子交換膜，所述膜包含在陽極側的陽極面和在陰極側的陰極面，所述膜包含兩個層：

導電性且自再生性陰極層，其提供陰極面，并包含至少一種具有SO₃H官能團的聚合物(iii)，和

導電性陽極層，其提供陽極面并包含至少一種具有SO₃H官能團的聚合物(iii')；

所述聚合物(iii)和(iii')可以是相同或不同的；

所述膜特征在于，所述陰極層包含至少一種具有巰基官能團即-SH的聚合物(i)。

2.根據權利要求1所述的膜，其中，所述陰極層和/或所述陽極層還分別包含/包括無機聚合物(ii)和/或(ii′)；所述聚合物(ii)和(ii')可以是相同或不同的。

3.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中具有SH官能團的聚合物(i)是(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷即MPTMS。

4.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中，所述聚合物(ii)和/或(ii′)是原硅酸四乙酯即TEOS或原硅酸四甲酯即TMOS。

5.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中，所述聚合物(iii)和/或(iii')是2-(4-氯磺酰基苯基)乙基三氯硅烷即CSPTC。

6.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中，在所述陰極層內，SO₃H官能團的濃度相對于SH官能團的濃度的比率為0.5至4，優選地為1至4。

7.根據前述權利要求中的任一項所述的膜，其中，所述陰極層具有為3至15微米，尤其5至10微米，并且優選地5至7微米的厚度。

8.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中，所述陰極層從其與所述陽極層的內部面朝向其提供與陰極催化層的界面的外部面，具有增大的SH官能團的濃度梯度。

9.根據前述權利要求中任一項所述的膜，其中，

在陰極層中，聚合物(ii)、(iii)和(i)的比例為1：2：1，并且

在陽極層中，聚合物(ii')和(iii')的比例為1：2。

10.一種燃料電池，其包含根據前述權利要求中任一項所述的雙層膜，其中所述雙層膜在所述陰極層的外部面上涂覆有陰極催化層并且在陽極層的外部面上涂覆有陽極催化層。

11.根據權利要求10所述的電池，其中所述陰極催化層包含聚合物(i)和(iii)，并且所述陽極催化層包含聚合物(iii')。

12.用于制備根據權利要求1至8中任一項所述的膜的方法，包括：

-通過對由包含至少一種具有巰基官能團即-SH的聚合物(i)和至少一種具有SO₃H官能團的聚合物(iii)的溶液進行電紡絲來形成構成所述陰極層的纖維；

-通過對由包含至少一種具有SO₃H官能團的聚合物(iii′)的溶液進行電紡絲來形成構成所述陽極層的纖維；

-分別對獲得的纖維使陽極層和陰極層進行成型；

-將所述陰極層施加在所述陽極層上。