[发明专利]导电组合物及制法、聚合物及电极、电解质膜和燃料电池

说明书

技术领域

本发明的各方面涉及导电组合物、其聚合物、制备所述组合物的方法、包含所述组合物或所述聚合物的用于燃料电池的电极和电解质膜、以及含其的燃料电池。

背景技术

燃料电池是作为化石能量替代品的未来的清洁能源。燃料电池还具有高的输出密度和高的能量转换效率，这意味着燃料电池可适用于大范围的领域例如无污染车辆、家用发电系统、和移动电子设备例如移动通信设备、医疗设备、及用于军事和航空航天应用的各种设备。

燃料电池包括阴极、阳极以及设置在阴极和阳极之间的电解质膜。在向其供应燃料气体的阳极中，发生燃料气体的氧化。在向其供应氧气的阴极中，发生氧气的还原。由阴极和阳极中的反应产生的电子产生电，并且附带产生热和水汽。

典型地，燃料电池的这样的电极包括由炭黑和聚四氟乙烯构成的微孔层。然而，这样的电极可得不到令人满意的导电特性，并且因此在这点上的改进是必要的。

发明内容

本发明的各方面提供导电组合物、其聚合物、制备所述导电组合物的方法、各自包含所述组合物或所述聚合物的用于燃料电池的电极和电解质膜、以及含其的燃料电池。

根据本发明的一个方面，组合物包含：由下式1表示的化合物和由下式2表示的化合物的至少一种；和能交联的化合物：

式1

式2

其中，在式1和2中，R₁～R₄各自独立地为氢原子、取代或未取代的C₁-C₂₀烷基、取代或未取代的C₁-C₂₀烷氧基、取代或未取代的C₂-C₂₀烯基、取代或未取代的C₂-C₂₀炔基、取代或未取代的C₆-C₂₀芳基、取代或未取代的C₆-C₂₀芳氧基、取代或未取代的C₂-C₂₀杂芳基、取代或未取代的C₂-C₂₀杂芳氧基、取代或未取代的C₄-C₂₀碳环基团、取代或未取代的C₄-C₂₀碳环氧基、取代或未取代的C₂-C₂₀杂环基团、卤原子、羟基、或者氰基；

R₆选自取代或未取代的C₁-C₂₀亚烷基、取代或未取代的C₂-C₂₀亚烯基、取代或未取代的C₂-C₂₀亚炔基、取代或未取代的C₆-C₂₀亚芳基、取代或未取代的C₂-C₂₀亚杂芳基、-C(＝O)-、及-SO₂-；和

R₅和R₅’各自独立地选自由下式3表示的基团、由下式4表示的基团、-S≡N、和-C≡CH，

式3

式4

其中，在式3和4中，X₁和X₂各自独立地为取代或未取代的C₁-C₂₀亚烷基、取代或未取代的C₆-C₂₀亚芳基、或者取代或未取代的C₂-C₂₀亚杂芳基；

R₇和R₈各自独立地为氢原子、取代或未取代的C₁-C₂₀烷基、取代或未取代的C₆-C₂₀芳基、取代或未取代的C₂-C₂₀杂芳基、取代或未取代的C₄-C₂₀碳环基团、取代或未取代的C₂-C₂₀杂环基团、卤原子、羟基、氨基、或者氰基；和

m和n各自独立地为1～3的整数。

本发明的另一方面提供作为所述组合物聚合产物的聚合物。