[发明专利]包括纳米复合物离子络合物的电解质膜、其制法及含其的燃料电池

权利要求书

1.包括纳米复合物离子络合物的电解质膜，该纳米复合物离子络合物为纳米复合物与碱性聚合物的反应产物，该纳米复合物包括具有磺酸基的聚合物和分散在该具有磺酸基的聚合物中的未改性粘土，其中该未改性粘土具有层状结构并且该具有磺酸基的聚合物插入到粘土的各层之间，或者该未改性粘土具有页状剥落结构并且该未改性粘土的页状剥落层分散在该具有磺酸基的聚合物中。

2.权利要求1的电解质膜，其中该具有磺酸基的聚合物为式1表示的磺化聚砜：

其中，各R₁独立地选自C1-C10烷基、C2-C10链烯基、苯基、和硝基；

p为0-4的整数；

X为-C(CF₃)₂-、-C(CH₃)₂-、或-PY’(＝O)-，其中Y’为H或C₆H₅；

M为Na、K、或H；

m为0.1-10的实数；

n为0.1-10的实数；以及

k为5-500的实数。

3.权利要求2的电解质膜，其中该磺化聚砜由式2表示：

其中，m为0.1-4的实数，n为0.1-4的实数，以及k为5-500的实数。

4.权利要求1的电解质膜，其中该碱性聚合物包括选自以下的至少一种化合物：聚(4-乙烯基吡啶)、聚乙烯亚胺、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚酰胺、聚亚胺、聚脲、聚苯并唑、聚苯并咪唑、以及聚吡咯烷酮。

5.权利要求1的电解质膜，其中基于100重量份的该具有磺酸基的聚合物，该碱性聚合物的量在0.1-40重量份范围内。

6.权利要求1的电解质膜，进一步包括基于丙烯酰基的聚合物，该聚合物是丙烯酰基多元醇与固化剂的固化反应产物。

7.权利要求1的电解质膜，其中该未改性粘土是基于蒙脱石的粘土。

8.权利要求7的电解质膜，其中该基于蒙脱石的粘土包括选自蒙脱土、膨润土、皂石、贝保石、绿脱石、锂蒙脱石、合成锂皂石、和富镁蒙脱石的至少一种粘土。

9.权利要求2的电解质膜，其中该磺化聚砜具有10,000-300,000的数均分子量、20,000-500,000的重均分子量、以及40-80％的磺化度。

10.制备电解质膜的方法，该方法包括：

通过热处理在溶剂中的未改性粘土、用于形成磺化聚砜的第一可聚合单体、用于形成磺化聚砜的第二可聚合单体、以及二醇化合物的混合物进行聚合以得到溶解在该溶剂中的纳米复合物；以及

将溶解在该溶剂中的纳米复合物与碱性聚合物混合，并且将所得混合物涂覆到支撑体上以形成电解质膜。

11.权利要求10的方法，其中，未改性粘土、用于形成磺化聚砜的第一可聚合单体、用于形成磺化聚砜的第二可聚合单体、以及二醇化合物的混合物进一步包括选自以下的化合物：2-乙酰氨基苯酚、3-乙酰氨基苯酚、2，6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、3-乙基苯酚、2-氨基-4-氯苯酚、6-氨基-2，4-二氯-3-甲基苯酚、4-氨基-3-甲基苯酚、2-氨基-3-硝基苯酚、2-氨基苯酚、2-仲丁基苯酚、3-氨基苯酚、3-二乙基氨基苯酚、4，4′-磺酰基联苯酚、2-甲基-3-硝基苯酚、3-叔丁基苯酚、2，3-二甲氧基苯酚、4-氨基-2，5-二甲基苯酚、2，6-二甲基-4-硝基苯酚、4-仲丁基苯酚、4-异丙基苯酚、2-氨基-4-叔丁基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、4-叔丁基-2-甲基苯酚、4-叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2-氨基-5-硝基苯酚、5-异丙基-3-甲基苯酚、4-(甲基氨基)苯酚硫酸酯、4-仲丁基苯酚、3-甲氧基苯酚、3，5-二甲基苯硫酚、3，5-二甲基苯酚、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基苯酚、3-(N，N′-二乙基氨基)-苯酚、2，6-二甲氧基苯酚、4-乙酰氨基苯酚、2-氨基-4-甲基苯酚、2，5-二甲基苯酚、2-乙基苯酚、4-乙基苯酚、以及其混合物或组合。