[发明专利]改善的复合聚合物电解质膜

权利要求书

1.复合聚合物离子交换膜，所述复合膜具有相反的表面并且包含：

(a)多孔非织造纤维网材料，其包含非导电的未固结聚合物纤维；和

(b)浸渍在所述复合膜的所述相反表面之间的至少一种离子交换聚合物，使得所述至少一种离子交换聚合物具有基本上等同于整个复合膜的体积分数，并且所述相反表面之间的体积分数大于50％。

2.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述离子交换聚合物为阳离子交换聚合物。

3.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述离子交换聚合物为阴离子交换聚合物。

4.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述多孔非织造纤维网材料具有至少约65％的孔隙率和不大于10μm的平均孔径。

5.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述纤维网材料选自聚酰亚胺、聚醚砜(PES)和聚偏二氟乙烯(PVDF)。

6.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述纤维网材料选自熔体纺丝聚合物和溶液纺丝聚合物。

7.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，包含阳离子交换聚合物和阴离子交换聚合物两者。

8.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其具有大于80mS/cm的离子电导率。

9.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述离子交换聚合物另外形成不含所述纤维网材料并与所述纤维网的相反表面中的至少一个接触的净层。

10.液流电池，包括权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜。

11.膜电极组件，包括权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜。

12.燃料电池，包括权利要求11所述的膜电极组件。

13.根据权利要求1所述的复合聚合物离子交换膜，其具有在2至500微米范围内的厚度。

14.根据权利要求2所述的复合聚合物离子交换膜，其中所述离子交换聚合物包括阳离子交换聚合物，所述阳离子交换聚合物选自包括高度氟化碳主链与由下式表示的侧链的离子交换聚合物：-(O-CF₂CFRf)_a-(O-CF₂)_b-(CFR′f)_cSO₃M，其中R_f和R′_f独立地选自F、Cl或具有1至10个碳原子的全氟化烷基，a＝0、1或2，b＝0-1，并且c＝0至6，并且m为氢、Li、Na、K或N(R₁)(R₂)(R₃)(R₄)，并且R₁、R₂、R₃、和R₄相同或不同并且为H、CH₃或C₂H₅。

16.制造具有相反表面的复合聚合物离子交换膜的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供包含至少一种离子交换聚合物的溶液或分散体，

(b)提供包含非导电的未固结聚合物纤维的多孔非织造纤维网材料，以及

(c)使所述溶液或分散体与所述纤维网接触，使得当干燥时，所述至少一种离子交换聚合物浸渍在所述非织造纤维网的相反表面之间，并使得所述至少一种离子交换聚合物具有基本上等同于整个复合膜的体积分数，并且所述相反表面之间的体积分数大于50％。

17.根据权利要求16所述的方法，其导致复合聚合物离子交换膜具有大于80mS/cm的离子电导率。