[发明专利]聚合物电解质膜生产方法、使用其生产的聚合物电解质膜、包括所述聚合物电解质膜的膜电极组合件及包括所述膜电极组合件的燃料电池

权利要求书

1.一种用于制备聚合物电解质膜的方法，包括：

制备包含聚亚芳基醚酮聚合物和在表面上含有羟基的无机纳米颗粒的电解质膜，所述聚亚芳基醚酮聚合物含有以下化学式1的单元并且具有磺酸根基团；

使所述聚亚芳基醚酮聚合物的酮基还原；以及

通过用硫酸处理所述电解质膜来使被还原的聚亚芳基醚酮聚合物与所述无机纳米颗粒交联，

其中，含有以下化学式1的单元并且具有磺酸根基团的所述聚合物通过以下化学式6的结构与无机纳米颗粒交联：

[化学式1]

其中，在化学式1中，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、烷基或芳基；

a为0至8的整数，b和c各自为0至4的整数；以及

当a至c为2或更大时，括号中的取代基彼此相同或不同，

[化学式6]

在化学式6中，＊为连接至形成所述聚合物电解质膜的所述聚合物的主链的位点；以及为键合至所述无机纳米颗粒的位点。

2.一种用于制备聚合物电解质膜的方法，包括：

使聚亚芳基醚酮聚合物的酮基还原，所述聚亚芳基醚酮聚合物含有以下化学式1的单元并且具有磺酸根基团；

制备包含被还原的聚亚芳基醚酮聚合物和在表面上含有羟基的无机纳米颗粒的电解质膜；以及

通过用硫酸处理所述电解质膜来使所述被还原的聚亚芳基醚酮聚合物与所述无机纳米颗粒交联，

其中，含有以下化学式1的单元并且具有磺酸根基团的所述聚合物通过以下化学式6的结构与无机纳米颗粒交联：

[化学式1]

其中，在化学式1中，R1至R3彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、烷基或芳基；

a为0至8的整数，b和c各自为0至4的整数；以及

当a至c为2或更大时，括号中的取代基彼此相同或不同，

[化学式6]

在化学式6中，＊为连接至形成所述聚合物电解质膜的所述聚合物的主链的位点；以及为键合至所述无机纳米颗粒的位点。

3.根据权利要求1所述的用于制备聚合物电解质膜的方法，其中，在制备包含聚亚芳基醚酮聚合物和在表面上含有羟基的无机纳米颗粒的电解质膜时，相对于100重量％的所述聚亚芳基醚酮聚合物，所述无机纳米颗粒的含量为1重量％至10重量％。

4.根据权利要求2所述的用于制备聚合物电解质膜的方法，其中，在制备包含被还原的聚亚芳基醚酮聚合物和在表面上含有羟基的无机纳米颗粒的电解质膜时，相对于100重量％的所述被还原的聚亚芳基醚酮聚合物，所述无机纳米颗粒的含量为1重量％至10重量％。

5.根据权利要求1或2所述的用于制备聚合物电解质膜的方法，其中所述聚亚芳基醚酮聚合物的酮基的还原使用NaBH₄或LiAlH₄来进行。

6.根据权利要求1或2所述的用于制备聚合物电解质膜的方法，其中含有化学式1的单元并且具有磺酸根基团的所述聚亚芳基醚酮聚合物包含以下化学式2的单元和以下化学式3的单元：

[化学式2]

[化学式3]

在化学式2和3中，R1至R3和a至c具有与化学式1中相同的限定；

Ar1至Ar5彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的亚芳基；以及

Q为氢(H)、钾(K)或钠(Na)。