[发明专利]杂化膜、其制备方法以及使用该杂化膜的燃料电池

权利要求书

1.一种用于聚合物电解质膜燃料电池的杂化膜，其由在分子水平上均匀 混合的至少一种碱性有机聚合物和至少一种无机聚合物组成，其中，在膜形 成过程中，所述无机聚合物由至少两种前体单体在碱性催化剂的存在下形 成，

其中在所述各聚合物之间发生共价键形式的相互作用，

其中第一前体单体具有下列通式：

R_wSi(OR)_4-w，

其中w＝0～3，

R＝C₁～C₁₅烷基、C₅～C₂₀芳基或杂芳基，

和其中第二前体单体具有下列通式：

(X-R¹)_xSi(OR²)_4-x，

其中

x＝1～3，

R¹＝其中y为1～5的-(CH₂)_y-或-CH₂O(CH₂)_y-、或者C₅～C₂₀芳基或杂芳 基，

R²＝C₁～C₁₅烷基或C₅～C₂₀芳基或杂芳基，和

X＝环氧基、异氰酸基、酐基、或甲基丙烯酰氧基。

2.根据权利要求1的杂化膜，其中所述至少一种碱性有机聚合物为选自 下列的聚合物：聚苯并咪唑、聚吡啶、聚嘧啶、聚咪唑、聚苯并噻唑、聚苯 并唑、聚二唑、聚喹喔啉、聚噻二唑和/或聚(四氮杂芘)。

3.根据权利要求2的杂化膜，其中选自聚苯并咪唑的所述至少一种碱性 有机聚合物是聚(2，2’-(间-亚苯基)-5，5’-二苯并咪唑)和/或聚-2，5-苯并咪唑。

4.根据权利要求3的杂化膜，其中聚(2，2’-(间-亚苯基)-5，5’-二苯并咪唑) 在N，N-二甲基乙酰胺中的1重量％溶液的特性粘度至少为0.85dl/g。

5.根据权利要求3的杂化膜，其中聚-2，5-苯并咪唑在含有3重量％氢氧 化钠的乙醇中的1重量％溶液的特性粘度至少为1.5dl/g。

6.根据权利要求1的杂化膜，其中所述至少一种无机聚合物构成对所述 至少一种有机聚合物的增强。

7.根据权利要求1的杂化膜，所述杂化膜含有选自下列物质的至少一种 添加剂：以钨、硅、锑、磷、钽、铌、钛、硫、砷、铋、硒、锗、锡、铅、 硼、铬和/或钼作为中心原子的主族和副族元素的含氧酸衍生物；和/或M_xO_y氧化物，其中x＝1～2，y＝2～5，M＝Al、Sb、Th、Sn、Zr、Mo；和/或层状硅 酸盐、带状硅酸盐和/或骨架硅酸盐；和/或镓酸铵。

8.根据权利要求7的杂化膜，其中，相对于所述有机聚合物，所述添加 剂的比例为1～20重量％。

9.根据权利要求7的杂化膜，其中所述杂化膜将掺杂剂固定以获得质子 传导性。

10.根据权利要求9的杂化膜，所述杂化膜含有磷酸作为所述掺杂剂。

11.根据权利要求9的杂化膜，所述杂化膜在24℃下的传导率至少为4 S/m。

12.根据权利要求7的杂化膜，其中所述层状硅酸盐、带状硅酸盐和/ 或骨架硅酸盐选自沸石、H-蒙脱石、铵方钠石。

13.根据权利要求7的杂化膜，其中所述层状硅酸盐、带状硅酸盐和/ 或骨架硅酸盐选自H-钠沸石、H-丝光沸石、铵方沸石。

14.权利要求1的杂化膜，其中所述第二前体单体为：