[发明专利]燃料电池膜电极

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极，所述膜电极包括催化层、质子交换膜和气体扩散层，所述质子交换膜为芳香型聚合物质子交换膜，其特征在于，所述催化层的材料包含芳香型离聚物，所述芳香型离聚物具有通式I所示结构：

其中，A为侧基含氟的双酚单体去掉两个酚羟基氢后的残基；R₁和R₂分别独立地选自含磺酸基和/或羧酸基的基团；n为≥20的整数。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述芳香型离聚物中A具有通式II所示结构：

其中G选自直接键、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烷氧基、取代或未取代的亚烯基或取代或未取代的亚芳香基，以上基团中的取代基为卤素原子、氨基、硝基或羟基中的一种或多种；

Rf为-F、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCF₃、-OCHF₂、-OCH₂F的一种或多种；

d为1、2、3或5；

优选地，所述取代或未取代的亚烷基为取代或未取代的C1～C4的直链或支链亚烷基；所述取代或未取代的亚烷氧基为取代或未取代的C1～C4的直链或支链的亚烷氧基；所述取代或未取代的亚芳香基为取代或未取代的C6～C12的亚芳香基；

优选地，n为20～30的整数。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述芳香型离聚物通过以下步骤制备：

步骤S1，将对应于A基团侧基的含氟苯胺与亚硝酸进行重氮化反应，得到重氮盐；

步骤S2，将所述重氮盐与对苯醌进行取代反应，得到侧基含氟单体前驱体；

步骤S3，将所述侧基含氟单体前驱体进行还原反应，得到侧基含氟单体；

步骤S4，将所述侧基含氟单体与共聚单体进行聚合反应，得到芳香型离聚物前驱体；

步骤S5，将所述芳香型离聚物前驱体接枝对应于R₁和/或R₂基团的含磺酸基和/或羧酸基的内酯单体，得到所述芳香型离聚物；

其中，所述共聚单体具有结构(1)所示结构：

4.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述含氟苯胺具有通式III所示结构：

其中G选自空、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烷氧基、取代或未取代的亚烯基或取代或未取代的亚芳香基；以上基团中的取代基为卤素原子、氨基、硝基或羟基中的一种或多种；Rf为-F、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCF₃、-OCHF₂和-OCH₂F的一种或多种；d为1、2、3或5；

优选地，所述取代或未取代的亚烷基为取代或未取代的C1～C4的直链或支链亚烷基；所述取代或未取代的亚烷氧基为取代或未取代的C1～C4的直链或支链的亚烷氧基；所述取代或未取代的亚芳香基为取代或未取代的C6～C12的亚芳香基。

5.根据权利要求3或4中所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述含磺酸基和/或羧酸基的内酯单体选-(CH)_mSO₃H和/或-(CH)_mCOOH，m为3～8的整数；

优选地，所述含磺酸基和/或羧酸基的内酯单体为丙磺酸内酯、丁基磺酸内酯、γ-内酯和δ-内酯的一种或多种；

更优选地，所述含磺酸基和/或羧酸基的内酯单体为1,3-丙磺酸内酯和/或1,4-丁基磺酸内酯。