[发明专利]聚合物电解质燃料电池用聚合物电解质膜、膜电极组件和燃料电池

权利要求书

1.用于聚合物电解质燃料电池的聚合物电解质膜，该膜包括嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括聚合物嵌段(A)和柔性的聚合物嵌段(B)作为其组成，该聚合物段(A)具有作为主单元的α-碳是季碳的芳族乙烯基化合物单元，并在聚合物嵌段(A)上具有离子传导基团。

2.根据权利要求1的电解质膜，其中该离子传导基团是单价的阳离子传导基团或者阴离子传导基团，并且在后者的情况中，该聚合物嵌段(A)具有单价的阴离子传导基团，或者结合多价阴离子传导基团，以交联聚合物嵌段(A)和/或以交联在聚合物嵌段(A)内的芳族乙烯基化合物单元。

3.根据权利要求1或者2的电解质膜，其中其α-碳是季碳的芳族乙烯基化合物单元在聚合物嵌段(A)中的百分比大于或等于50质量％。

4.根据权利要求1到3的任一项的电解质膜，其中该聚合物嵌段(A)和该聚合物嵌段(B)的质量比是95∶5到5∶95。

5.根据权利要求1到4的任一项的电解质膜，其中其α-碳是季碳的芳族乙烯基化合物单元是这样的芳族乙烯基化合物单元，其中用具有1到4个碳原子的烷基、具有1到4个碳原子的卤代烷基或者苯基替换结合到α-碳的氢原子。

6.根据权利要求1到5的任一项的电解质膜，其中该聚合物嵌段(B)是包括至少一种选自以下单元的聚合物嵌段：具有2到8个碳原子的烯烃单元、具有5到8个碳原子的环烯单元、具有7到10个碳原子的乙烯基环烯单元、具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元和具有5到8个碳原子的共轭环二烯烃单元；和其中单元中的碳-碳双键的部分或者全部被氢化的具有7到10个碳原子的乙烯基环烯单元、具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元和具有5到8个碳原子的共轭环二烯烃单元。

7.根据权利要求1到5的任一项的电解质膜，其中该聚合物嵌段(B)是包括至少一种选自以下单元的聚合物嵌段：具有2到8个碳原子的烯烃单元、具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元；和其中碳-碳双键的部分或者全部被氢化的具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元。

8.根据权利要求1到5的任一项的电解质膜，其中其α-碳是季碳的芳族乙烯基化合物是α-甲基苯乙烯单元，并且该聚合物嵌段(B)是包括至少一种选自以下单元的聚合物嵌段：具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元和其中碳-碳双键的部分或者全部被氢化的具有4到8个碳原子的共轭二烯烃单元。

9.根据权利要求1到8的任一项的电解质膜，其中该离子传导基团是阳离子传导基团，并且该阳离子传导基团是用-SO₃M或者-PO₃HM表示的基团，其中M表示氢原子、铵离子或者碱金属离子。

10.根据权利要求9的电解质膜，其中在60℃的自由基稳定性测试中，其是在通过向在3质量％的过氧化氢水溶液中溶解D-葡萄糖和氯化铁(II)四水合物得到的自由基反应试剂中添加嵌段共聚物进行的，8个小时之后该嵌段共聚物的离子交换保持比例大于或等于50％。

11.根据权利要求1到8的任一项的电解质膜，其中该离子传导基团是阴离子传导基团，以及该阴离子传导基团是选自下述基团(1)到(13)中的至少一种：

其中R¹到R³分别单独地表示氢原子或者具有1到8个碳原子的烷基，R⁴到R⁹以及R¹¹分别单独地表示氢原子、甲基或者乙基，R¹⁰表示甲基或者乙基；X^-表示氢氧根离子或者酸根阴离子，m表示2到6的整数，以及n表示2或者3。

12.根据权利要求11的电解质膜，其中R¹到R⁹以及R¹¹是甲基或者乙基，并且X^-是氢氧根离子。

13.根据权利要求12的电解质膜，其中R¹到R¹¹是甲基。