[发明专利]燃料电池催化剂用粘合剂、用其的膜电极组件及制法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的膜电极组件，该膜电极组件包括聚合物电解质 膜；在聚合物电解质膜第一侧上的阳极；及在聚合物电解质膜第二侧上的阴 极，其中所述阳极和阴极中的一个包括：

电极基底；及

形成于电极基底上的催化剂层，其包含至少一种交联的聚合物，其 中该聚合物选自式1和式2表示的化合物：

式1

式2

其中A和B各自独立地为氧或硫，C为SO、羰基或磺酰基；x、y 和z各自独立地为1-10的整数；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地选自氢和 C₁-C₇烷基；j、k、l、m和n各自独立地为1-3；a为1-1000；及b为3-100，

其中所述式1或式2的化合物具有至少50摩尔％的磺酸基。

2.权利要求1的膜电极组件，其中所述聚合物由下式表示：

其中聚合度为100-1000。

3.权利要求1的膜电极组件，其中所述催化剂层包含选自铂，钌，锇， 铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金的催化剂，其中M为选自 Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh及其组合 的至少一种过渡元素。

4.权利要求1的膜电极组件，其中所述聚合物电解质膜选自氟-基和非 氟-基聚合物电解质膜。

5.一种用于燃料电池的膜电极组件，其包括在相对两侧上具有催化剂 层的聚合物电解质膜和在每个催化剂层上的电极基底，其中至少一个所述催 化剂层包含至少一种交联的聚合物，其中该聚合物选自式1和式2的化合物，

式1

式2

其中A和B各自独立地为氧或硫，C为SO、羰基或磺酰基；x、y和z 各自独立地为1-10的整数；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地选自氢和C₁-C₇烷基；j、k、l、m和n各自独立地为1-3；a为1-1000；及b为3-100，

其中所述式1或式2的化合物具有至少50摩尔％的磺酸基。

6.权利要求5的膜电极组件，其中所述聚合物由下式表示：

其中聚合度为100-1000。

7.权利要求5的膜电极组件，其中所述催化剂层包含选自铂，钌，锇， 铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金的催化剂，其中M为选自 Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh及其组合 的至少一种过渡元素。

8.权利要求5的膜电极组件，其中所述聚合物电解质膜选自氟-基和非 氟-基聚合物电解质膜。

9.一种制备膜电极组件的方法，该方法包括：

制备用于形成催化剂层的组合物，该组合物包含至少一种选自式1 和式2的化合物的粘合剂，

式1

式2

其中A和B各自独立地为氧或硫，C为SO、羰基或磺酰基；x、y和z 各自独立地为1-10的整数；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地选自氢和C₁-C₇烷基；j、k、l、m和n各自独立地为1-3；a为1-1000；及b为3-100，

其中所述式1或式2的化合物具有至少50摩尔％的磺酸基；

将该组合物涂布在第一电极基底上；

使该化合物交联，形成第一电极；及

在该第一电极和第二电极之间布置聚合物电解质膜。