[发明专利]聚合物电解液膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的聚合物电解质膜，该聚合物电解质膜包括：

多孔聚合物基质；

磷酸酯聚合物，其为含磷酸基的单体的聚合物，并分布于所述多孔聚合物基质中；及

磷酸，该磷酸分布于所述多孔聚合物基质中，

其中所述多孔聚合物基质是本征性亲水材料或者经受过亲水处理，

其中所述多孔聚合物基质为氟-基聚合物，聚酰亚胺-基聚合物，聚醚酰亚胺-基聚合物，聚苯硫醚-基聚合物，聚砜-基聚合物，聚醚砜-基聚合物，聚醚酮-基聚合物，聚醚醚酮-基聚合物，或者聚苯基喹喔啉-基聚合物。

2.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中该磷酸酯聚合物的密度朝着所述聚合物电解质膜表面的方向增加。

3.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中深度延伸至整个聚合物电解质膜厚度20％的聚合物电解质膜的表面区域中所包含的磷酸酯聚合物的平均密度，是厚度为整个聚合物电解质膜厚度60％的余下的聚合物电解质膜部分所包含的磷酸酯聚合物的平均密度的1.5～100倍。

4.根据权利要求3的聚合物电解质膜，其中深度延伸至整个聚合物电解质膜厚度20％的聚合物电解质膜的表面区域中所包含的磷酸酯聚合物的平均密度，是厚度为整个聚合物电解质膜厚度60％的余下的聚合物电解质膜部分所包含的磷酸酯聚合物的平均密度的3～50倍。

5.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中所述磷酸均匀地遍布于整个多孔聚合物基质中。

6.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中所述磷酸的浓度向着聚合物电解质膜中心的方向增加。

7.一种制备聚合物电解质膜的方法，该方法包括：

通过将引发剂和包含至少一个磷酸基和至少一个不饱和键的磷酸酯单体溶解于溶剂中，制备磷酸酯单体溶液；

用该磷酸酯单体溶液浸渍多孔聚合物基质；

聚合所浸渍的磷酸酯单体；及

用磷酸浸渍聚合的产物，

其中所述多孔聚合物基质是本征性亲水材料或者经受过亲水处理，

其中所述多孔聚合物基质为氟-基聚合物，聚酰亚胺-基聚合物，聚醚酰亚胺-基聚合物，聚苯硫醚-基聚合物，聚砜-基聚合物，聚醚砜-基聚合物，聚醚酮-基聚合物，聚醚醚酮-基聚合物，或者聚苯基喹喔啉-基聚合物。

8.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体为C₂-C₂₀烯烃-基单体。

9.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体为C₂-C₂₀链烯-基单体，C₂-C₂₀炔-基单体，C₃-C₂₀(甲基)丙烯酸酯-基单体，C₄-C₂₀二(甲基)丙烯酸酯-基单体，C₈-C₂₀苯乙烯-基单体，或者它们的混合物。

10.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体为C₆-C₂₀亚烃基二醇甲基丙烯酸磷酸酯。

11.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体为乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯和丙二醇甲基丙烯酸磷酸酯中的一种。

12.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体的分子量为100～800。

13.根据权利要求7的方法，其中所述磷酸酯单体的量为3～50重量份，引发剂的量为0.3～10重量份，基于100重量份的多孔聚合物基质。

14.根据权利要求7的方法，其中所述聚合为热聚合和UV聚合中的一种。

15.根据权利要求14的方法，其中所述热聚合在60～120℃下进行20～80分钟。

16.根据权利要求14的方法，其中所述UV聚合利用UV灯进行5～60分钟。

17.一种膜电极组件，包括：

包括催化剂层和扩散层的阴极；

包括催化剂层和扩散层的阳极；及

介于所述阴极和阳极之间的根据权利要求1～6中任一项的聚合物电解质膜。

18.一种燃料电池，包括：

包括催化剂层和扩散层的阴极；

包括催化剂层和扩散层的阳极；及

介于所述阴极和阳极之间的根据权利要求1～6中任一项的聚合物电解质膜。