[发明专利]聚合物电解质膜及其生产方法、采用该聚合物电解质膜的膜 -电极组件及燃料电池和聚合物电解质膜的离子导电性的评估方法

权利要求书

1.一种生产具有微相分离结构的聚合物电解质膜的方法，包括

从含具有离子导电基团的聚合物电解质的溶液中蒸发溶剂的蒸发步骤，且其中

在蒸发步骤中，从溶剂蒸发开始到完成的时间等于或小于60min。

2.权利要求1的生产聚合物电解质膜的方法，其中蒸发步骤中使用的溶剂的沸点介于120℃～250℃。

3.权利要求1或2的生产聚合物电解质膜的方法，其中溶剂在以下温度条件下蒸发：蒸发步骤中，温度等于或大于溶剂凝固点并且温度比溶剂的沸点高出50℃或更低。

4.权利要求1～3中任何一项的生产聚合物电解质膜的方法，其中溶剂是至少一种选自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜的溶剂。

5.用权利要求1～4中任何一项的生产方法获得的聚合物电解质膜。

6.一种具有微相分离结构的聚合物电解质膜，所述微相分离结构包括具有离子导电基团的区域，其中

在近表面区域中沿膜厚方向的断面所获得的沿膜厚方向的第一贯通临界值小于或等于在所述断面获得的在膜表面方向的第二贯通临界值，其中

第一贯通临界值是

由第一单元区域的数目/第一与第二单元区域的总数目表示的数值，

此时，进行以下过程：分割具有对应于通过观察所述断面获得的离子导电基团数量的阴影的阴影图像使得重复恒定单元区域，并赋予每个单元区域对应于阴影水平的阴影变量，并且

此时，将在其中具有最多离子导电基团的那边上的数值设定为标准值，此时，将单元区域分类为第一单元区域和第二单元区域，其中第一单元区域的阴影变量在其中具有比相应于标准值的阴影变量更多离子导电基团的那边；第二单元区域的阴影变量在其中具有比相应于标准值的阴影变量更少离子导电基团的那边，其中将规定的阴影变量定为标准值，使得第一单元区域呈连续排列从而将阴影图像中在膜厚方向面对的两边相连，

并且其中

第二贯通临界值是由第一单元区域的数目/第一与第二单元区域的总数目表示的数值，

此时，进行以下过程：分割具有对应于通过观察所述断面获得的离子导电基团数量的阴影的阴影图像使得重复恒定单元区域，并赋予每个单元区域对应于阴影水平的阴影变量，并且

此时，将在其中具有最多离子导电基团的那边上的数值设定为标准值，此时，将单元区域分类为第一单元区域和第二单元区域，其中第一单元区域的阴影变量在其中具有比相应于标准值的阴影变量更多离子导电基团的那边；第二单元区域的阴影变量在其中具有比相应于标准值的阴影变量更少离子导电基团的那边，其中将规定的阴影变量定为标准值，使得第一单元区域呈连续排列从而将阴影图像中在膜表面方向面对的两边相连。

7.权利要求6的聚合物电解质膜，其中阴影图像是通过用电子染色方法给聚合物电解质膜染色并用透射电子显微镜观察获得的。

8.权利要求6或7的聚合物电解质膜，其中第一贯通临界值等于或小于0.55。

9.权利要求6～8中任何一项的聚合物电解质膜，其中近表面区域是距表面最多1000nm深的区域。

10.权利要求6～9中任何一项的聚合物电解质膜，其中近表面区域范围以外的区域内的第一贯通临界值等于或小于0.55。

11.权利要求5～10中任何一项的聚合物电解质膜，其中沿膜表面方向至少一个方向的长度等于或大于1m并且无缝。

12.权利要求5～11中任何一项的聚合物电解质膜，由含嵌段共聚物的聚合物电解质构成，该嵌段共聚物具有含离子导电基团的链段和没有离子导电基团的链段。

13.权利要求12的聚合物电解质膜，其中嵌段共聚物具有聚亚芳基结构。

14.权利要求12或13的聚合物电解质膜，其中含离子导电基团的链段具有由下式(1)代表的重复结构

在该式中，Ar¹¹代表具有至少阳离子交换基团作为取代基的亚芳基基团，并且X¹¹代表单键、氧基基团、硫代氧基(thioxy)基团、羰基基团或磺酰基团。