[发明专利]具有低降解性的复合质子传导膜以及包含其的燃料电池用膜电极组件

权利要求书

1.一种形成包括质子交换膜和电极的膜电极组件的方法，所述方法包括：

将包含至少两个氮原子的添加剂掺入所述膜电极组件的膜中，其中所述添加剂可与金属离子形成配合物，且所述膜为全氟磺酸膜或烃离聚物膜。

2.如权利要求1的方法，其中所述添加剂选自小分子、聚合物或其组合。

3.如权利要求1的方法，其中所述添加剂为选自如下组的小分子：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自如下组：H、CH₃(CH₂)n、CH₃(CH₂)_nO、CF₃(CF₂)_n、CF₃(CF₂)_nO、COOH、PO(OH)₂、SO₃H、NH₂、OH和其中X为H、COOH、PO(OH)₂、SO₃H且n=0-10。

4.如权利要求1的方法，其中所述添加剂为聚合物且所述至少两个氮原子处于该聚合物的主链上。

5.如权利要求4的方法，其中所述添加选自如下组：

其中

m=2-100；且

R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自如下组：H、CH₃(CH₂)_n、CH₃(CH₂)_nO、CF₃(CF₂)_n、CF₃(CF₂)_nO、COOH、PO(OH)₂、SO₃H、NH₂、OH和其中X为H、COOH、PO(OH)₂、SO₃H；且

Ar选自如下组：

且

R₅选自如下组：

R₅=(CH₂)_k,(CF₂)_k,O,S,C(CF₃)₂,C(CH₃)₂,

且n，k=0-10。

6.如权利要求1的方法，其中所述添加剂为聚合物且所述至少两个氮原子处于该聚合物的一个或多个侧链上。

7.一种根据权利要求1的方法形成的膜电极组件。

8.一种保护膜电极组件的质子交换膜免受羟基进攻的方法，包括根据权利要求1的方法形成膜电极组件。

9.如权利要求1的方法，其中将所述添加剂掺入所述膜中包括：

将全氟磺酸离聚物分散体或烃离聚物溶液与包含至少两个氮原子的添加剂混合以提供离聚物和添加剂混合溶液；和

由所述离聚物和添加剂混合溶液浇铸膜。

10.一种用于膜电极组件的质子交换膜，其包含：

全氟磺酸或烃离聚物；和

添加剂；其中所述添加剂包含至少两个氮原子且可与金属离子形成配合物。

11.如权利要求10的膜，其中所述添加剂选自小分子、聚合物或其组合。

12.如权利要求10的膜，其中所述添加剂以基于所述膜为约0.01-10重量%的量存在。

13.如权利要求10的膜，其中所述添加剂以基于所述膜为约0.5-2.0重量%的量存在。