聚合物电解质组合物和分别使用其的聚合物电解质膜、具催化剂层的聚合物电解质膜、膜电极组件和聚合物电解质燃料电池的制作方法

技术特征：

1.一种聚合物电解质组合物，其包含含离子基团的聚合物(A)、含磷添加剂(B)和含氮芳香族添加剂(C)，

所述含磷添加剂(B)是选自下述通式(B1)表示的化合物和下述通式(B2)表示的化合物中的至少一种，

其中，在通式(B1)和(B2)中，R₁至R₇各自独立地表示选自以下的取代基：由通式C_mH_n(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烃基、由通式OC_mH_n(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烷氧基、卤素原子和氢原子；

Z₁表示选自以下的二价取代基：由通式C_mH_n(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烃基和由通式OC_mH_n(m和n为整数)或OC_mH_nO(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烷氧基；

m和n在各式中是独立的；并且，R₁至R₇与Z₁可以任意结合形成通式(B1a)和(B2a)所示的环结构：

并且，所述含氮芳香族添加剂(C)是选自下述通式(C1)表示的化合物和下述通式(C2)表示的化合物中的至少一种：

其中，在通式(C1)和(C2)中，R₈至R₂₃各自独立地表示选自以下的取代基：由通式C_mH_n(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烃基，由通式OC_mH_n(m和n为整数)表示的具有直链、环状或支链结构的烷氧基，卤素原子，氢原子，羧基，羧酸酯基，磺酸基，磺酸酯基，羟基，氨基，氰基和硝基；并且m和n在各式中是独立的。

2.根据权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中所述含磷添加剂(B)是选自双(二苯基膦基)甲烷、双(二苯基膦基)乙烷、双(二苯基膦基)丙烷、双(二苯基膦基)丁烷、双(二苯基膦基)戊烷、双(二苯基膦基)己烷、双(二苯基膦基)戊烷、双(二苯基膦基)辛烷、双(二苯基膦基)壬烷、双(二苯基膦基)癸烷、双[双(五氟苯基)膦基]乙烷、双(二苯基膦基)乙烯、双(二苯基膦基)乙炔、双[(苯基丙磺酸)膦]丁烷及其盐、((二苯基膦基)苯基)二苯基膦、双(二甲基膦基)甲烷、双(二甲基膦基)乙烷、双(二乙基膦基)乙烷、双(二环己基膦基)甲烷、双(二环己基膦基)乙烷、双(二环己基膦基)丙烷、双(二环己基膦基)丁烷、双(二苯基膦基)苯、双(二苯基膦基苯基)醚、双(二苯基膦基)二苯甲酮、BINAP、双(二苯基膦基甲基)苯、双(二环己基膦基苯基)醚、双(二环己基膦基)二苯甲酮、亚苯基双磷和四苯基双膦中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物电解质组合物，其中所述含氮芳香族添加剂(C)是：通式(C1)中的R₈至R₁₅中的至少之一是氨基的化合物，或者通式(C2)中的R₁₆至R₂₃中的至少之一是氨基的化合物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述含氮芳香族添加剂(C)是选自下述(C3)至(C13)中的至少之一：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述含磷添加剂(B)和所述含氮芳香族添加剂(C)的总含量为相对于聚合物电解质组合物整体而言以重量计0.01％或更多、且以重量计15％或更少。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物电解质组合物，其还包含选自由Ce、Mn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Ag和Au组成的组中的至少一种过渡金属。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述含离子基团的聚合物(A)是在主链中具有芳环的基于烃类的聚合物。

8.根据权利要求7所述的聚合物电解质组合物，其中所述含离子基团的聚合物(A)是基于芳香族聚醚酮的聚合物。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述含离子基团的聚合物(A)是含有含离子基团的区段(A1)和不含离子基团的区段(A2)的嵌段聚合物。

10.根据权利要求9所述的聚合物电解质组合物，其中所述含离子基团的区段(A1)含有下述通式(S1)所示的构成单元，所述不含离子基团的区段(A2)含有下述通式(S2)所示的构成单元：

＊-Ar¹-R-Ar²-O-Ar³-R-Ar⁴-O-＊ (S1)

其中，在通式(S1)中，Ar¹至Ar⁴各自表示任意的二价亚芳基；Ar¹和Ar²中至少之一具有离子基团作为取代基；Ar³和Ar⁴可以含有或者可以不含作为取代基的离子基团；Ar¹至Ar⁴可各自任意地被离子基团以外的其他基团所取代；对于每个构成单元而言，Ar¹至Ar⁴可以相同或不同；R表示酮基或可诱导为酮基的保护基团，并且各自可相同或不同；符号*表示与所述通式(S1)或与其他构成单元的键合部分；

＊-Ar⁵-R-Ar⁶-O-Ar⁷-R-Ar⁸-O-＊ (S2)

其中，在通式(S2)中，Ar⁵至Ar⁸各自表示任意的二价亚芳基，其可以任意地被取代并且不含离子基团；对于每个构成单元而言，Ar⁵至Ar⁸可以相同或不同；R表示酮基或可诱导为酮基的保护基团，并且各自可相同或不同；符号*表示与所述通式(S2)或与其他构成单元的键合部。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的聚合物电解质组合物，其中所述含离子基团的聚合物(A)的离子基团是磺酸基团。

12.一种聚合物电解质膜，其由根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物电解质组合物形成。

13.一种具有催化剂层的聚合物电解质膜，其由根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物电解质组合物形成。

14.一种膜电极组件，其由根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物电解质组合物形成。

15.一种聚合物电解质燃料电池，其由根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物电解质组合物形成。