[发明专利]混合质子交换膜

权利要求书

1.一种用于燃料电池的质子交换膜，所述膜包含在阳极侧的阳极面和在阴极侧的阴极面，所述膜包含两个层：

导电性且自再生性阴极层，其提供阴极面，并包含至少一种具有SO₃H官能团的聚合物(iii)，和

导电性阳极层，其提供阳极面并包含至少一种具有SO₃H官能团的聚合物(iii')；

所述聚合物(iii)和(iii')可以是相同或不同的；

所述膜特征在于，所述阴极层包含至少一种具有巯基官能团即-SH的聚合物(i)。

2.根据权利要求1所述的膜，其中，所述阴极层和/或所述阳极层还分别包含/包括无机聚合物(ii)和/或(ii′)；所述聚合物(ii)和(ii')可以是相同或不同的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中具有SH官能团的聚合物(i)是(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷即MPTMS。

4.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中，所述聚合物(ii)和/或(ii′)是原硅酸四乙酯即TEOS或原硅酸四甲酯即TMOS。

5.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中，所述聚合物(iii)和/或(iii')是2-(4-氯磺酰基苯基)乙基三氯硅烷即CSPTC。

6.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中，在所述阴极层内，SO₃H官能团的浓度相对于SH官能团的浓度的比率为0.5至4，优选地为1至4。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的膜，其中，所述阴极层具有为3至15微米，尤其5至10微米，并且优选地5至7微米的厚度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中，所述阴极层从其与所述阳极层的内部面朝向其提供与阴极催化层的界面的外部面，具有增大的SH官能团的浓度梯度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中，

在阴极层中，聚合物(ii)、(iii)和(i)的比例为1：2：1，并且

在阳极层中，聚合物(ii')和(iii')的比例为1：2。

10.一种燃料电池，其包含根据前述权利要求中任一项所述的双层膜，其中所述双层膜在所述阴极层的外部面上涂覆有阴极催化层并且在阳极层的外部面上涂覆有阳极催化层。

11.根据权利要求10所述的电池，其中所述阴极催化层包含聚合物(i)和(iii)，并且所述阳极催化层包含聚合物(iii')。

12.用于制备根据权利要求1至8中任一项所述的膜的方法，包括：

-通过对由包含至少一种具有巯基官能团即-SH的聚合物(i)和至少一种具有SO₃H官能团的聚合物(iii)的溶液进行电纺丝来形成构成所述阴极层的纤维；

-通过对由包含至少一种具有SO₃H官能团的聚合物(iii′)的溶液进行电纺丝来形成构成所述阳极层的纤维；

-分别对获得的纤维使阳极层和阴极层进行成型；

-将所述阴极层施加在所述阳极层上。