磺酸鹽類化合物、包含該化合物的聚合物電解質(zhì)膜和包含該聚合物電解質(zhì)膜的燃料電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新的磺酸鹽類化合物、其制備方法、包含所述磺酸鹽類化合物的聚合物電解質(zhì)膜、包含所述膜的膜電極組件和包含所述組件的燃料電池。
【專利說明】磺酸鹽類化合物、包含該化合物的聚合物電解質(zhì)膜和包含該聚合物電解質(zhì)膜的燃料電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明要求于2011年12月2日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局(KIPO)申請的韓國專利申請N0.10-2011-0128662的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本發(fā)明中。
[0002]本發(fā)明涉及一種新的化合物及其制備方法。具體地，本發(fā)明涉及一種磺酸鹽類化合物及其制備方法。
[0003]本發(fā)明還涉及一種聚合物電解質(zhì)膜和包含該膜的燃料電池。具體地，本發(fā)明涉及包含磺酸鹽類化合物的聚合物電解質(zhì)膜和包含該膜的燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，人們已經(jīng)開始在各 個【技術(shù)領(lǐng)域】展開對各種材料的開發(fā)。也已經(jīng)開始展開對開發(fā)各種材料的原料的開發(fā)。例如，就聚合物材料而言，已經(jīng)通過已知單體的聚合方法，聚合物中單體的組合、組成比率或分布狀態(tài)，聚合物的空間結(jié)構(gòu)或側(cè)鏈長度，側(cè)鏈類型等，來開發(fā)具有所希望性能的聚合物。此外，也已經(jīng)開始開發(fā)用于制備聚合物的新單體。
[0005]同時，由于近年來已經(jīng)預(yù)見到現(xiàn)有能源如石油或煤炭的枯竭，人們對能夠替換這些能源的替代能源越來越感興趣。燃料電池作為此類替代能源中的一種，由于其具有高效率、不排放污染物如NOx和SOx以及燃料來源豐富的優(yōu)點，特別受到人們的關(guān)注。
[0006]燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換發(fā)電系統(tǒng)，其通過燃料和氧化劑間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。通常，燃料電池使用烴如氫氣、甲醇或丁烷作為燃料，使用氧氣作為氧化劑。
[0007]燃料電池包括聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、堿性燃料電池(AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)等。在它們之中，聚合物電解質(zhì)膜燃料電池具有高能量密度和高輸出功率，因此得到最積極地研究。這種聚合物電解質(zhì)膜燃料電池與其它燃料電池的區(qū)別在于其不使用液體電解質(zhì)而使用固體聚合物電解質(zhì)膜作為電解質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明提供一種新的磺酸鹽類化合物及其制備方法。
[0010]本發(fā)明還提供一種聚合物電解質(zhì)膜和包含該膜的燃料電池。
[0011]技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明的一個實施方案提供一種由下面化學(xué)式I表示的化合物:
[0013][化學(xué)式I]
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種下面化學(xué)式I的化合物: [化學(xué)式I]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中，至少X、Y和R中的X和Y是活性官能團或者能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚怨倌軋F的基團。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中，所述化學(xué)式I的化合物由下面化學(xué)式4表示: [化學(xué)式4]
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中，所述活性官能團是-OH、-SH或者-NRaRb，其中Ra和Rb各自是氫、烷基、烯基、炔基、烷氧基或者芳基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中，所述化學(xué)式I的化合物由下面化學(xué)式5表示: [化學(xué)式5]
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化合物，其中，P是I至5的整數(shù)，q是O至5的整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化合物，其中，R1至R4都是氟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化合物，其中，M是鉀(K)、鈉(Na)或者氫(H)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中，所述化學(xué)式I的化合物由下面化學(xué)式6表示: [化學(xué)式6]
10.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的化合物的方法，所述方法包括步驟: a)制備下面化學(xué)式2的化合物； [化學(xué)式2]
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，各個R’與化學(xué)式I中的X、Y或者R相同，或者是能轉(zhuǎn)變?yōu)閄、Y或者R的基團。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，R’是在所述步驟a)、b)和c)的反應(yīng)條件下不發(fā)生反應(yīng)的基團。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述方法在步驟b)之前還包括:使用下面化學(xué)式7的化合物制備化學(xué)式3的化合物的步驟: [化學(xué)式7]
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，R’中的至少一個是能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚怨倌軋F的基團，所述方法在步驟c)之后還包括:步驟d)將至少一個R’轉(zhuǎn)化成活性官能團。
15.一種聚合物電解質(zhì)膜，包含根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聚合物電解質(zhì)膜，其中，所述聚合物電解質(zhì)膜包含含有化學(xué)式I的化合物的聚合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聚合物電解質(zhì)膜，其中，所述聚合物電解質(zhì)膜還包含選自全氟磺酸聚合物、烴類聚合物、聚酰亞胺、聚偏二氟乙烯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚磷腈、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯、摻雜聚苯并咪唑、聚醚酮、聚砜以及它們的酸或者堿中的一種或多種聚合物。
18.一種膜電極組件，包括:陽極電極；陰極電極；和根據(jù)權(quán)利要求15所述的聚合物電解質(zhì)膜，該聚合物電解質(zhì)膜插在所述陽極電極和所述陰極電極之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的膜電極組件，其中，所述陽極電極包含陽極催化劑層和陽極氣體擴散層，所述陰極電極包含陰極催化劑層和陰極氣體擴散層。
20.一種燃料電池，包括:堆疊體，包含兩個或多個根據(jù)權(quán)利要求18所述的膜電極組件和插在所述膜電極組件之間的隔板； 燃料供應(yīng)單元，用于向所述堆疊體供應(yīng)燃料；和 氧化劑供應(yīng)單元，用于向`所述堆疊體供應(yīng)氧化劑。
【文檔編號】C07F1/06GK103517912SQ201280022563
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】權(quán)慧珍, 崔盛皓, 李敏鐘, S·奧莉婭欣, 申程圭 申請人:Lg化學(xué)株式會社