[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

说明书

本说明书提供了用于制备聚合物电解质膜的方法、使用其制备的聚合物电解质膜、包括所述聚合物电解质膜的膜电极组合件和包括所述膜电极组合件的燃料电池，所述方法包括：使聚合物电解质膜的聚亚芳基醚酮聚合物的酮基还原；以及用硫酸处理聚合物电解质膜。

技术领域

本申请要求于2016年5月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0055740号和于2017年4月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0054523号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及用于制备聚合物电解质膜的方法、使用其制备的聚合物电解质膜、包括所述聚合物电解质膜的膜电极组合件和包括所述膜电极组合件的燃料电池。

背景技术

在包括聚合物电解质膜的燃料电池中，基于氟的聚合物电解质膜的优越性因其高性能和耐久性而广为人知。特别地，在基于氟的聚合物电解质膜中，通过相对湿度循环测试(RH循环测试)确定在机械特性评估中稳定地表现出耐久性。然而，与基于氟的聚合物电解质膜相比，随着基于烃的聚合物电解质膜的价格竞争力越来越高，对基于烃的聚合物电解质膜进行了大量研究。为了将基于烃的聚合物电解质膜的离子电导率增加至基于氟的聚合物电解质膜水平，主要合成当量重量值低的聚合物，然而，当量重量值低的基于烃的聚合物的机械耐久性往往进一步减小。因此，主要进行了对通过共混提高相对湿度循环测试(RH循环测试)中表现出的机械耐久性的研究。

发明内容

技术问题

本说明书旨在提供用于制备聚合物电解质膜的方法、使用其制备的聚合物电解质膜、包括所述聚合物电解质膜的膜电极组合件和包括所述膜电极组合件的燃料电池。

技术方案

本说明书的一个实施方案提供了一种用于制备聚合物电解质膜的方法，其包括：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；

使聚亚芳基醚酮聚合物的酮基还原；以及

通过用硫酸处理电解质膜来使被还原的聚亚芳基醚酮聚合物与无机纳米颗粒交联。

[化学式1]

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。

本说明书的另一个实施方案提供了一种用于制备聚合物电解质膜的方法，其包括：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

通过用硫酸处理电解质膜来使被还原的聚亚芳基醚酮聚合物与无机纳米颗粒交联。

本说明书的又一个实施方案提供了一种聚合物电解质膜，其包含这样的结构，其中含有化学式1的单元并且具有磺酸根基团的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6]

在化学式6中，＊为与形成聚合物电解质膜的聚合物的主链连接的位点；以及为与无机纳米颗粒键合的位点。

本说明书的又一个实施方案提供了包括上述电解质膜的膜电极组合件。

本说明书的又一个实施方案提供了包括上述膜电极组合件的燃料电池。

有益效果