[发明专利]固体酸、包含它的聚合物电解质膜和使用该膜的燃料电池

权利要求书

1.一种具有杯芳烃的核的固体酸，其中所述固体酸是离子传导化合物，其中至少一个羟基被在末端具有阳离子交换基团的有机基团所取代，

其中所述杯芳烃由式1表示：

[式1]

其中n是4-6的整数。

2.权利要求1的固体酸，其中所述阳离子交换基团包括选自-SO₃H、-COOH和-OPO(OH)₂中的至少一种化合物。

3.权利要求1的固体酸，其中所述在末端具有阳离子交换基团的有机基团选自：

在末端具有阳离子交换基团的未取代或取代的C1-C20烷氧基；

在末端具有阳离子交换基团的未取代或取代的C6-C20芳氧基；和

在末端具有阳离子交换基团的未取代或取代的C2-C20杂芳氧基。

4.权利要求1的固体酸，其中所述在末端具有阳离子交换基团的有机基团是由式3-6之一表示的化合物：

[式3]

——O-(CH₂)_kSO₃H，

其中k是1-5的整数；

[式4]

[式5]

其中k是1-5的整数；

[式6]

5.一种聚合物电解质膜，其包含聚合物基质和在所述聚合物基质中的权利要求1-4中任一项的固体酸。

6.权利要求5的聚合物电解质膜，其中所述聚合物基质包括选自磺化聚(醚醚酮)(SPEEK)、磺化聚(醚醚砜)(SPEES)、磺化聚酰亚胺(SPI)、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、和聚(醚醚酮)中的至少一种材料。

7.权利要求6的聚合物电解质膜，其中所述SPEEK由式11表示和所述SPI由式12表示：

[式11]

其中m1是0.1-0.9，n1是0.1-0.9，和k1是3-1000的整数；

[式12]

其中m2是0.2-0.8，n2是0.2-0.8，和k2是3-1000的整数。

8.权利要求5的聚合物电解质膜，其中基于100重量份的所述聚合物基质，所述固体酸的含量是0.1-40重量份。

9.一种燃料电池，其包含：

阴极；

阳极；和

插入在所述阴极与所述阳极之间的权利要求5-8中任一项的聚合物电解质膜。

10.一种膜电极组件，其包含：

阴极；

阳极；和

插入在所述阴极与所述阳极之间的权利要求5-8中任一项的聚合物电解质膜。