[发明专利]磷酸硅及包括磷酸硅的膜

权利要求书

1.一种组合物，所述组合物具有分子式（Ⅰ）或者具有分子式（Ⅰ）的水合物：

xXO₂·yY₂O₅（Ⅰ）

其中：

0.5<x<0.7，

0.3<y<0.5，

X包括硅、钛、锗和锆中的一种或多种，及Y包括磷、钒、砷和锑中的一种或多种；其中，所述组合物包括大于50重量%或更多的晶体材料。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述水合物具有分子式（Ⅰa）：

xXO₂·yY₂O₅·wyH₂O（Ⅰa）

其中，x、X、y和Y如权利要求1中所述；以及0<w≤3。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，X包括硅、钛和锗中的一种或多种，例如硅和钛中的一种或多种，例如为硅。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，Y为磷。

5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述组合物为硅磷氧化物。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物，所述组合物为晶体组合物，例如纳米晶体，基于Si₅P₆O₂₅结构的质子导体材料。

7.根据权利要求6所述的组合物，所述组合物为硅磷氧化物的固溶体。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物，所述组合物为纳米颗粒形式、纳米结构材料形式、薄膜形式、非晶相形式或陶瓷形式。

9.包括根据权利要求1-8中任意一项所述的组合物的材料。

10.包括根据权利要求1-8中任意一项所述的组合物的权利要求9中的材料化学掺杂以下任何元素中的一种或多种：硼、硫、砷、铝、钛、锑、锡、锗和铟。

11.根据权利要求9或10所述的材料，所述材料含有与分子式（Ⅰ）的组合物形成均匀混合物的SiP₂O₇。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的材料，所述材料还包括不具有质子导电性能的聚合物。

13.根据权利要求12所述的材料，其中，所述不具有质子导电性能的聚合物为非极性的。

14.根据权利要求12或13所述的材料，其中，所述不具有质子导电性能的聚合物为聚（亚烷基）、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯，例如，聚四氟乙烯。

15.根据权利要求12-14中任意一项所述的材料，其中，所述组合物存在于不具有质子导电性能的多孔聚合物的孔中。

16.包括根据权利要求1-8中任意一项所述的组合物或者根据权利要求9-15中任意一项所述的材料的膜。

17.根据权利要求16所述的膜，所述膜为用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜。

18.包括根据权利要求1-8中任意一项所述的组合物或根据权利要求9-15中任意一项所述的材料的离子导体的电化学装置。

19.根据权利要求18所述的电化学装置，所述电化学装置为燃料电池。

20.包括两种或两种以上的根据权利要求19所述的燃料电池的燃料电池堆。

21.由根据权利要求18所述的燃料电池或根据权利要求20所述的燃料电池堆供电的制品。

22.根据权利要求1-8中任意一项所述的组合物或根据权利要求9-15中任意一项所述的材料作为离子导体在例如燃料电池的电化学装置中的应用。

23.一种操作根据权利要求19所述的燃料电池或根据权利要求20所述的燃料电池堆的方法，该方法包括将燃料电池与反应燃料和氧化剂接触以产生电流，其中，在达到约为200℃的温度和/或低于约50%的湿度下操作燃料电池。