[发明专利]芯-壳颗粒和包含其的聚合物电解质膜

说明书

本说明书涉及芯‑壳颗粒、包含其的聚合物电解质膜、包括所述聚合物电解质膜的燃料电池或电化学电池、以及用于制备芯‑壳颗粒的方法。

技术领域

本公开内容要求于2016年2月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0019154号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及一种芯-壳颗粒、包含其的聚合物电解质膜、包括所述 聚合物电解质膜的燃料电池或电化学电池以及用于制备芯-壳颗粒的方 法。

背景技术

随着最近关于现有能源(例如石油和煤炭)枯竭的预测，对能够替代 这些的替代能量的关注日益增长。作为这样的替代能量之一，具有高效、 不排放诸如NOx和SOx的污染物以及具有充足的燃料供使用的优点的燃 料电池受到了关注。

燃料电池是将燃料与氧化剂的化学反应能转化为电能的发电系统，使 用氢、甲醇和烃(例如丁烷)作为燃料，并且通常使用氧作为氧化剂。

燃料电池包括聚合物电解质膜型燃料电池(PEMFC)、直接甲醇型燃 料电池(DMFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、碱型燃料电池(AFC)、熔 融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物型燃料电池(SOFC)等。其 中，聚合物电解质膜型燃料电池由于其大能量密度和高输出而被积极研 究。这样的聚合物电解质膜型燃料电池与其他燃料电池的区别在于使用固 体聚合物电解质膜代替液体作为电解质。

发明内容

技术问题

本说明书旨在提供一种芯-壳颗粒、包含其的聚合物电解质膜、包括 所述聚合物电解质膜的燃料电池或电化学电池以及用于制备芯-壳颗粒的 方法。

技术方案

本说明书的一个实施方案提供了一种芯-壳颗粒，其包含陶瓷芯和设 置在陶瓷芯的表面上的水凝胶壳，其中水凝胶壳通过使包含第一化合物和 第二化合物的单体聚合来形成，所述第一化合物具有烯键式不饱和基团和 能够与水形成氢键的官能团；所述第二化合物具有两个或更多个烯键式不 饱和基团和无机元素。

本说明书的另一个实施方案提供了一种包含芯-壳颗粒的聚合物电解 质膜。

本说明书的另一个实施方案提供了一种包括聚合物电解质膜的膜电 极组合件。

本说明书的另一个实施方案提供了一种包括聚合物电解质膜的燃料 电池。

本说明书的另一个实施方案提供了一种包括聚合物电解质膜的电化 学电池。

本说明书的另一个实施方案提供了一种用于制备芯-壳颗粒的方法， 其包括在陶瓷芯的表面上形成水凝胶壳，所述水凝胶壳通过使包含第一化 合物和第二化合物的单体聚合来形成，所述第一化合物具有烯键式不饱和 基团和能够与水形成氢键的官能团；以及所述第二化合物具有两个或更多 个烯键式不饱和基团和无机元素。

有益效果

本说明书的芯-壳颗粒具有高的水分容量(water moisture capacity)和 有利的机械特性。

本说明书的聚合物电解质膜在低湿度条件下具有高的氢离子传导性。

本说明书的聚合物电解质膜不论加湿条件如何都具有有利的耐久性。

本说明书的聚合物电解质膜不论加湿条件如何都具有低的燃料和空 气渗透性。

附图说明

图1是示出燃料电池的发电原理的示意图。

图2是示意地示出本公开内容的一个实施方案的膜电极组合件的结 构的图。

图3是示意性示出燃料电池的一个实例的图。

图4示出了实施例1和比较例1至3的氢离子传导率。