[发明专利]用于膜-电极组件的电解质膜及其制造方法

权利要求书

1.一种用于膜-电极组件的电解质膜，所述电解质膜包括：

电解质层，包括具有质子传导性的离聚物；以及

催化剂，分散在所述电解质层中，

其中所述催化剂包括具有多面体框架的中空纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的电解质膜，其中，

所述离聚物包括全氟离聚物。

3.根据权利要求1所述的电解质膜，其中，

所述催化剂的框架包括选自包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)及其组合的组中的催化剂金属。

4.根据权利要求1所述的电解质膜，其中，

所述催化剂为自负载催化剂。

5.根据权利要求1所述的电解质膜，其中，

所述催化剂的平均粒径为40nm至70nm。

6.根据权利要求1所述的电解质膜，其中，

所述催化剂的含量为0.001mg/cm³至0.2mg/cm³。

7.根据权利要求1所述的电解质膜，进一步包括：

多孔增强层，浸渍有离聚物，

其中所述电解质层形成在所述增强层的至少一个表面上。

8.根据权利要求7所述的电解质膜，其中，

所述增强层包括选自包括聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPO)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚氯乙烯(PVC)及其组合的组中的任何一种。

9.一种用于膜-电极组件的电解质膜的制造方法，所述方法包括：

制备包括具有多面体框架的中空纳米颗粒的催化剂；

制备包括所述催化剂和具有质子传导性的离聚物的混合物；以及

使用所述混合物形成电解质层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，

制备催化剂包括：

制备多面体模板颗粒；

使催化剂金属沿着所述模板颗粒的边缘生长以形成多面体框架；以及

除去所述模板颗粒。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，

形成多面体框架包括：

在所述模板颗粒的表面上析出少量待置换的金属；以及

利用所述催化剂金属置换所述待置换的金属，并且使所述催化剂金属沿着所述模板颗粒的边缘位点选择地生长。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，

所述模板颗粒包括选自包括金(Au)、铜(Cu)、钴(Co)及其组合的组中的任何一种。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，

所述待置换的金属包括选自包括银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)及其组合的组中的任何一种。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，

所述催化剂金属包括选自包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)及其组合的组中的任何一种。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，

在溶液中通过使用蚀刻剂蚀刻来除去所述模板颗粒。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，

所述催化剂的平均粒径为40nm至70nm。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，

在醇基溶剂存在的情况下，混合所述催化剂与所述离聚物来制备所述混合物。