[发明专利]用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜及其制造方法

权利要求书

1．一种制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，该方法包括下列步骤：将具有磺酸根或其前体的全氟碳聚合物和可原纤化的氟碳聚合物的混合物形成膜，在制得的膜的至少一面上层叠以拉伸用的支撑薄膜，并在加热条件下拉伸该膜和支撑薄膜的层叠物。

2．如权利要求1所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于在加热条件下进行所述拉伸，使膜厚度为3-70微米，使氟碳聚合物原纤化，使直径最大为1微米的原纤数目达到原纤总数的至少70％。

3．如权利要求1或2所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于将所述具有磺酸根前体的全氟碳聚合物和氟碳聚合物的混合物成形为膜，将磺酸根前体水解并转变为酸的形式，随后在加热条件下进行拉伸。

4．一种制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，所述膜是一种层叠物，包括至少两层由具有磺酸根的全氟碳聚合物制成的阳离子交换层，其中至少一层用原纤形式的氟碳聚合物构成的增强物增强，至少一层基本上不用增强物增强，所述方法包括下列步骤：

制备原纤增强膜的前体膜的步骤，包括将具有磺酸根前体的全氟碳聚合物和可原纤化的氟碳聚合物的混合物成形为膜，获得原纤增强膜的前体膜；

制备非增强膜步骤，包括将具有磺酸根前体的全氟碳聚合物成形为膜，获得非增强的膜；

对前体膜进行拉伸的步骤，获得原纤增强的膜；

层叠步骤，将原纤增强的膜或前体膜与非增强的膜层叠之。

5．如权利要求4所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于在所述制造前体膜步骤和制造非增强膜步骤之后进行所述的层叠步骤，然后再在制得的前体膜和非增强膜的层叠物的至少一面上层叠上拉伸用的支撑薄膜，随后进行拉伸步骤。

6．如权利要求4所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于将拉伸用的支撑薄膜层叠到通过所述制造前体膜步骤制得的前体膜的至少一面上，在加热条件下拉伸制得的层叠物，随后进行原纤增强膜和非增强膜的层叠步骤。

7．如权利要求6所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于在所述拉伸步骤之后，对原纤增强膜水解，将其磺酸根前体转变为磺酸根，并在所述制造非增强膜步骤之后，对非增强膜水解，将其磺酸根前体转变为磺酸根，然后进行所述的层叠步骤，将制得的具有磺酸根的原纤增强膜和制得的具有磺酸根的非增强膜进行层叠。

8．一种制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，所述膜是一种层叠物，包括至少两层由具有磺酸根的全氟碳聚合物制成的阳离子交换层，其中至少一层是用原纤形式的氟碳聚合物构成的增强物增强，至少一层基本上不用增强物增强，所述方法包括下列步骤：

制备原纤增强膜的前体膜步骤，包括将具有磺酸根前体的全氟碳聚合物和可原纤化的氟碳聚合物的混合物成形为膜，获得原纤增强膜的前体膜；

对前体膜进行拉伸的步骤，获得原纤增强的膜；

水解和处理拉伸步骤获得的膜的酸形式转变步骤，使磺酸根前体转变为磺酸根；

制备非增强阳离子交换膜步骤，是将具有磺酸根的全氟碳聚合物溶液流延在酸形式转变步骤制得的膜的至少一面上。

9．一种制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，所述膜是一种层叠物，包括至少两层由具有磺酸根的全氟碳聚合物制成的阳离子交换层，其中至少一层是用原纤形式的氟碳聚合物构成的增强物增强，至少一层基本上不用增强物增强，所述方法包括下列步骤：

制备原纤增强膜的前体膜的步骤，包括将具有磺酸根前体的全氟碳聚合物和可原纤化的氟碳聚合物的混合物成形为膜，获得原纤增强膜的前体膜；

对前体膜进行拉伸的步骤，获得原纤增强的膜；

水解和处理拉伸步骤获得的膜的酸形式转变的步骤，使磺酸根前体转变为磺酸根；

制备非增强阳离子交换膜的步骤，将具有磺酸根的全氟碳聚合物溶液流延在一基材上；

层叠步骤，将酸形式转变步骤中制得的原纤增强膜和非增强的阳离子交换层层叠起来，制得一层叠物。

10．如权利要求4-9中任一权利要求所述的制造用于聚合物电解质燃料电池的电解质膜的方法，其特征在于所述膜厚度为3-70微米。