CN100398600C - 用于燃料电池的聚合物电解质膜及包含它的燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的聚合物电解质膜包括具有与聚烷撑氧连接的金属离子的质子传导性聚合物。所述聚合物电解质膜能节约燃料电池的制造成本，并改善质子传导性和机械强度。

Description

用于燃料电池的聚合物电解质膜及包含它的燃料电池系统
技术领域
本发明涉及用于燃料电池的聚合物电解质膜和包含其的燃料电池系统。特别地，本发明涉及具有多种性能并经济制备地聚合物电解质膜和包含其的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池是一种电力发生系统，其是将氧和包含在碳氢化合物基的材料例如甲醇、乙醇和天然气中的氢的化学反应直接转化为电能。
燃料电池可以根据所使用的电解质的类型分为磷酸型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型、聚合物电解质型或碱性型燃料电池。尽管每种燃料电池基本上按照相同的原理操作，但根据电池的类型来选择燃料的种类、操作温度、催化剂以及电解质。
近年来，开发了一种聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)，其电特性优于传统燃料电池，操作温度更低，启动和响应特性更快。其具有应用于更宽领域的优点，例如应用于汽车的移动式电源、例如住宅和公共建筑的分布电源和电子设备的小电源。
根据上述燃料电池系统，主要发电的堆叠体具有如下结构，其中数个或数十个由膜电极组件(MEA)和隔板(也称为“双极板”)组成的电池单元层叠在一起。膜电极组件由通过聚合物电解质膜隔离的阳极(也称为“燃料极”或“氧化极”)和阴极(也称为“空气极”或“还原极”)组成。
用于电解质的聚合物电解质膜市售的有全氟磺酸离子交联聚合物膜例如NAFIONTM(由DuPont制备)、FLEMIONTM(由Asahi Glass制备)、ASIPLEXTM(由Asahi Chemical制备)和DOWXUSTM(由Dow Chemical制备)。
传统的聚合物膜例如NAFIONTM具有优良的质子传导性和高的抗化学性的优点以及它们不容易被腐蚀。然而它们也具有如下缺点：它们非常昂贵，并且会产生甲醇交叉。并且，由于H+质子的移动需要水，需要额外包含增湿器。因此，设备成本高并且需要很大的设备空间。此外，当燃料电池在高温下操作时，湿气蒸发因此质子传导性降低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个实施方案提供了一种用于燃料电池的聚合物电解质膜，它由于其性能的易控制性而具有低成本和各种特性。
本发明的另一实施方案是提供包含上述聚合物电解质膜的燃料系统。
根据一个实施例，用于燃料电池的聚合物膜包含具有与聚烷撑氧或其衍生物连接的金属离子的质子传导性聚合物。
根据另一实施方案，所述质子传导性聚合物由下述分子式1表示：
(H+)x[M((O(CH2)yO)zR’)a((O(CH2)y’O)z’R″)b((O(CH2)y″O)z″R’”)c]-x
(1)
在上述分子式1中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y、y’和y”独立地为1～6的整数；
z、z’和z”是10～1000的整数；
R’、R”和R’”独立地是H或烷基；
a、b和c取决于M的化合价，并为0～6，且a、b和c的总和不超过6。
根据另一实施方案，分子式1中c为0。即，分子式1由分子式2表示：
(H+)x[M((O(CH2)yO)z R’)a((O(CH2)y’O)z’R″)b]-x
(2)
在上述分子式1中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y和y’独立地为1～6的整数；
z和z’是10～1000的整数；
R’和R”是H或烷基；
a和b取决于M的化合价并为0～6的范围，a和b的总和不超过6。
根据一非限定性实施方案，在上述分子式2中，a是1，b为0～5。
根据又一实施方案，所述质子传导性聚合物可由分子式4表示：
Figure C20051002304300081
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
m和m’独立地为1～5的整数；
n和n’是5～1000的整数；
R1～R6独立地是H或烷基，并且优选R2和R5为甲基；
d和e取决于M的化合价，并为0～6的范围，d和e的总和不超过6。
根据另一非限定性实施方案，在上述分子式4中，d是0，e为1～5的范围。
上述分子式1中所述的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或者呋喃基聚合物反应而制备的。
上述分子式4中所述的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物反应而制备的。
本发明也提供一种燃料电池系统，其包括至少一个通过燃料氧化和氧化剂还原而发电的发电单元、用于提供燃料到发电单元的燃料供应器和用于供应氧化剂到发电单元的氧化剂供应器。发电单元包括膜电极组件，其包括彼此相向的阳极和阴极以及布置于其间的聚合物电解质膜，和位于膜电极组件的两侧的隔板。聚合物电解质膜由上述分子式1或4表示的聚合物组成。
附图说明
通过参考下面详细地描述并当结合附图思考，对本发明更完整的评价以及许多附带的优点将显而易见并变得易于理解，其中：
图1是表示根据本发明的燃料电池系统的示意图。
具体实施方式
本发明涉及包含质子传导性聚合物的聚合物电解质膜。传统的聚合物电解质膜由例如NAFION的氟基聚合物组成。然而，氟基聚合物非常昂贵并且在高温下不工作。
本发明的聚合物电解质膜中的聚合物是质子传导性聚合物。
所述质子传导性聚合物的一个实施方案可由下述分子式1表示：
(H+)x[M((O(CH2)yO)zR’)a((O(CH2)y’O)z’R″)b((O(CH2)y″O)z″R′″)c]-x
(1)
在上述分子式1中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y、y’和y”独立地为1～6的整数；
z、z’和z”是10～1000的整数；
R’、R”和R’”独立地是H或烷基；
a、b和c取决于M的化合价并为0～6的范围，a、b和c的总和不超过6。
根据一实施方案，分子式1中c为0。即，分子式1由分子式2表示：
(H+)x[M((O(CH2)yO)zR’)a((O(CH2)y’O)z’R″)b]-x  (2)
在上述分子式1中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y和y’分别为1～6的整数；
z和z’是10～1000的整数；
R’和R”是H或烷基；
a和b取决于M的化合价并为0～6的范围，a和b的总和不超过6。
根据非限定性的实施方案，在上述分子式2中，a是1，b为0～5。
在M为Al的情况下，分子式1的聚合物可用下述分子式3表示：
Figure C20051002304300091
在上述分子式3中，
y、y’和y”为1～6的整数；
z、z’和z”是10～1000的整数；
R’、R”和R’”是H或烷基；
根据非限定性实施方案，在上述分子式3中，R’、R”和R’”中至少一个是H，其余基团为甲基。
所述质子传导性聚合物的另一实施方案可由分子式4表示：
Figure C20051002304300101
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
m和m’为1～5的整数；
n和n’是5～1000的整数；
R1～R6独立地是H或烷基，并且优选R2和R5为甲基；
d和e取决于M的化合价，并为0～6，且d和e的总和不超过6。
根据另一非限定性实施方案，在上述分子式4中，d是0，e为1～5的范围。
上述分子式1中所述的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或者呋喃基聚合物反应而制备的。
金属盐可以是包含Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V的化合物。代表性的金属盐包括锂金属氢化物、锂金属氟化物、锂金属氯化物、或锂金属溴化物。含有Al的金属盐包括LiAlH4、LiAlF4、LiAlCl4、LiAlBr4及其组合。
包含至少一个OH基团的聚合物包括选自由聚亚烷基二醇例如聚亚甲基二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物和聚羟烷基丙烯酸酯例如聚羟甲基丙烯酸酯或聚羟丁基丙烯酸酯组成的组中的至少一种。呋喃基聚合物包括聚四氢呋喃。在本文中，烷基可以是C1-C6烷基，并优选C1-C6烷基。
下述反应式1表示金属盐LiAlH4与聚乙二醇(在反应式1中R为H)或聚乙二醇单烷基醚(在反应式1中R为烷基)之间的反应。
反应式1
Figure C20051002304300102
在反应式1中，可控制聚乙二醇和聚乙二醇单烷基醚的混合比例，以获得各种由分子式1表示的质子传导性聚合物。
此外，可控制金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或呋喃基聚合物之间的比例，以调整包含至少一个OH基团的聚合物中的质子浓度。
优选金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或呋喃基聚合物在摩尔比例1∶1.2-3.5下进行反应。当使用的聚合物低于1.2摩尔比例时，交联反应会过度发生，而当使用的聚合物大于3.5摩尔比例时，机械强度会降低。
反应在以没有OH基团的非质子极性溶剂作为反应溶剂下进行。非质子极性溶剂包括二甲氧乙烷、二乙基乙醚、二甲基乙醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等。含有OH基团的溶剂不适宜是因为它会与金属盐例如LiAlH4直接反应。
通过反应式1制备的上述分子式1的质子传导性聚合物中，质子与金属弱连接并从金属分离以助于质子的传递。交联点的数量由具有至少两个OH基团的聚合物和具有一个OH基团的聚合物之间的相对比例决定，也由其绝对量决定。通过在金属和OH基团之间形成络合物来产生交联点。
上述分子式4的质子传导性聚合物通过金属盐和至少包含一个OH基团和CO基团的聚合物反应来制备。该反应的代表性反应由下述反应式2来表示。
反应式2
Figure C20051002304300121
包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物的例子为聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物、聚羟烷基丙烯酸酯例如聚羟甲基丙烯酸酯或聚羟丁基丙烯酸酯、或烷氧基化聚烷撑氧例如甲氧基化聚环氧乙烷或聚环氧丙烷。强酸包括HCl、H2SO4或H3PO4。可通过聚合物的水解程度和金属的量来控制性能。
本发明的质子传导性聚合物可在低成本下制造，其性能可易于控制以形成所期望的具有根据其用途而具备各种性能的聚合物。该聚合物具有高的离子传导性和强度。该聚合物是一种金属聚合物络合物，其中该金属具有电荷作为质子源，且该聚合物作为交联聚合物其机械强度得到提高。该聚合物具有合适的湿气吸收性能以及具有高的离子传导性以作为离子传导体。
因此，将上述分子式1或4的聚合物用作燃料电池的聚合物电解质膜。可通过浇铸聚合物来制备聚合物电解质膜，但膜制备方法不限于此。这种膜制备方法在所属领域为公知，因此其具体描述省略。
将包括由上述分子式1或4表示的质子传导性聚合物的聚合物电解质膜置于阴极和阳极之间以制备膜电极组件。
阴极和阳极由气体扩散层和催化剂层组成。催化剂层包括能使相关反应(燃料的氧化和氧化剂的还原)进行的金属催化剂。金属催化剂的合适选择包括选自由铂、钌、锇、铂-钌合金、铂-锇合金、铂-钯合金或铂-M合金组成的组中的至少一种催化剂，其中合适的M为选自由Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn组成的组中至少一种过渡金属。其中，优选使用由铂、钌、锇、铂-钌合金、铂-锇合金、铂-钯合金、铂-钴合金或铂-镍合金组成的组中的至少一种。
优选将金属催化剂负载在载体上。载体包括碳例如乙炔黑、石墨等或无机材料颗粒例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等。在一个实施例中，所述催化剂是市售的催化剂或其中将贵金属负载在载体上生产的产品。由于将贵金属负载在载体上的工艺是本领域所公知的，因此即使在本说明书中省略，本领域技术人员也可以很容易地理解本发明。
在燃料电池系统中，燃料供应到阳极，氧化剂供应到阴极，以通过在阳极和阴极之间的电化学反应来发电。在阳极上，氢气或有机原材料被氧化，在阴极上，氧化剂被还原，因此电极之间产生电位差。
气体扩散层可包含碳纸或碳布，但不限于此。气体扩散层支撑催化剂层，并能使反应流体扩散到催化剂层中。它可用氟基聚合物处理以提供防水性能，从而防止由于当驱动燃料电池时而产生的水引起的气体扩散效率的降低。氟基聚合物包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯、聚氯四氟乙烯等。
电极还可包括多孔层，以提高气体扩散层和催化剂层之间的气体扩散效率。可通过涂覆包含导电性粉末、粘接剂以及需要时的离子交联聚合物的组合物来形成多孔层。通常，具有小直径微粒的导电性粉末可包括碳粉末、碳黑、乙炔黑、活性碳或纳米碳例如碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米线、碳纳米角、碳纳米环等。
粘接剂的非限定性例子可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物、聚乙烯醇、醋酸纤维素等。
包含上述膜电极组件的燃料电池系统包括至少一个发电单元、燃料供应器和氧化剂供应器。燃料包括氢气或含氢的碳氢化合物。氧化剂包括空气或氧气。
发电单元包括膜电极组件，其包括阳极和阴极以及夹于其间的聚合物电解质膜，和位于膜电极组件的两侧的隔板。
它通过燃料的氧化和氧化剂的还原来发电。燃料包括氢气或含氢的碳氢化合物。氧化剂包括空气或氧气。
燃料供应器提供燃料到发电单元，氧化剂供应器供应氧化剂到发电单元。
根据本发明的燃料电池系统的示意结构如图1所示，并将参考附图在下面描述。燃料电池系统100包括堆叠体7、燃料供应器1和氧化剂供应器5，其中堆叠体7包含至少一个发电单元19以通过燃料的氧化和氧化剂的还原来发电。
燃料供应器配备有燃料存储箱9和与燃料存储箱9连接的燃料泵11。燃料泵11根据预定的抽吸功率将存储在存储箱9中的燃料放出。
用于供应氧化剂到堆叠体7的发电单元19的氧化剂供应器5配备有至少一个泵13以根据预定的抽吸功率吸入氧化剂。氧化剂包括空气或氧气。
发电单元19包括进行燃料的氧化和氧化剂的还原的膜电极组件21和隔板23和25，其中隔板位于膜电极组件的两侧并为膜电极组件21提供燃料和氧化剂。
下述实施例更详细地描述本发明。然而，可以理解的是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
LiAlH4与分子量为500的聚乙二醇以重量比为1∶10在二甲氧基乙烷溶剂中反应以制备质子传导性聚合物。随后，将盐酸以与LiAlH4相同的摩尔比例加入到质子传导性聚合物中，然后将获得的混合物搅拌10小时以制备其中Li离子被质子替换的质子传导性聚合物。将所制得的质子传导性聚合物浇铸到玻璃基板上，然后在60℃下干燥来制备聚合物电解质膜。
将聚合物电解质膜置于阴极和阳极之间，在130℃烧制3分钟，然后热压制以制备膜电极组件。通过在碳纸上涂覆催化剂浆料来制备阴极和阳极。通过混合负载在碳粉上的铂催化剂(Pt/C)、聚四氟乙烯粘接剂和异丙醇溶剂制备催化剂浆料。阴极和阳极的铂催化剂量分别是0.4mg/cm2。
将膜电极组件嵌入到密封板中，然后嵌入到两个隔板之间，该隔板具有预定形状的气流通道和冷却通道。然后将其嵌入到铜端板之间，压制以形成单元电池。
实施例2
LiAlH4与分子量为1000的聚乙二醇以重量比为1∶5在二甲氧基乙烷溶剂中反应以制备质子传导性聚合物。随后，将盐酸以与LiAlH4相同的摩尔比例加入到质子传导性聚合物中，然后将获得的混合物搅拌10小时以制备其中Li离子被质子替换的质子传导性聚合物。将所制得的质子传导性聚合物浇铸到玻璃基板上，然后在60℃下干燥来制备聚合物电解质膜。
将聚合物电解质膜置于阴极和阳极之间，在130℃烧制3分钟，然后热压制以制备膜电极组件。通过在碳纸上涂覆催化剂浆料来制备阴极和阳极。通过混合负载在碳粉上的铂催化剂(Pt/C)、聚四氟乙烯粘接剂和异丙醇溶剂制备催化剂浆料。阴极和阳极的铂催化剂量分别是0.4mg/cm2。
将膜电极组件嵌入到密封板中，然后嵌入到两个隔板之间，该隔板具有预定形状的气流通道和冷却通道。然后将其嵌入到铜端板之间，压制以形成单元电池。
实施例3
LiAlH4与分子量为100,000的70％水解聚乙烯醇以重量比为1∶20在二甲氧基乙烷溶剂中反应以制备质子传导性聚合物。随后，将盐酸以与LiAlH4相同的摩尔比例加入到质子传导性聚合物中，然后将获得的混合物搅拌10小时以制备其中Li离子被质子替换的质子传导性聚合物。将所制得的质子传导性聚合物浇铸到玻璃基板上，然后在60℃下干燥来制备聚合物电解质膜。使用上述质子传导性聚合物采用与实施例1中相同的方法来制备单元电池。
实施例4
LiAlH4与分子量为100000的70％水解聚乙烯醇以重量比为1∶10在二甲氧基乙烷溶剂中反应以制备质子传导性聚合物。随后，将盐酸以与LiAlH4相同的摩尔比例加入到质子传导性聚合物中，然后将获得的混合物搅拌10小时以制备其中Li离子被质子替换的质子传导性聚合物。将所制得的质子传导性聚合物浇铸到玻璃基板上，然后在60℃下干燥来制备聚合物电解质膜。除使用上述质子传导性聚合物之外，采用与实施例1中相同的方法来制备单元电池。
比较例1
除使用NAFION 112(Dupont化学公司)作为聚合物电解质膜之外，采用与实施例1中相同的方法来制备单元电池。
对各实施例和比较例中制备的聚合物电解质膜和单元电池关于它们的性能进行测量。结果如表1所示。将未加湿的氢气和空气在常压下注入到上述实施例和比较例所制备的单元电池中。
表1
  离子传导性(30％加湿条件，室温)(S/cm)   在6V的电流密度(A/cm<sup>2</sup>)
 实施例1   0.5   0.52
 实施例2   0.8   0.61
 实施例3   0.3   0.48
 实施例4   0.5   0.50
 比较例1   0.1   0.27
如表1所示，根据实施例1～4的聚合物电解质膜的质子传导性在未加湿条件下要优于比较例1的NAFION112的性能。该结果来自于根据实施例1～4的聚合物的改善了的吸湿性。
比较实施例1和2，实施例2的聚合物具有更优良的传导性。这些结果来自于LiAlH4浓度更低，因此聚合物的交联减少，吸湿性提高。如此，来比较实施例3和4，根据实施例4的具有低交联的聚合物实现了改善的离子传导性。
当注入未加湿燃料和空气时，根据实施例1～4和比较例1的电池性能表明具有高离子传导性的膜实现了高的电流密度。在实施例1～4的情况下，聚合物电解质膜在供应未加湿燃料和空气的条件下，通过阴极产生的水而显示出高的离子传导性，从而实现高的电流密度。
如上所述，根据本发明的聚合物电解质膜具有良好的质子传导性和机械强度。
尽管本发明连同目前被认为是切实可行的典型的实施例进行了描述，可以理解本发明并不限于所揭示的实施例，但正相反，本发明被认为是覆盖了包含在附加的权利要求的精神和范围内的各种修改和等同方式。

Claims (20)

1.一种聚合物电解质膜，包括：
选自分子式1和分子式4之一所示的聚合物及其组合中的质子传导性聚合物：
(H+)x[M((O(CH2)yO)zR’)a((O(CH2)y′·O)z′·R″)b((O(CH2)y″O)z″R”’)c]-x
                                                                     (1)
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y、y’和y”独立地为1～6的整数；
z、z’和z”是10～1000的整数；
R’、R”和R”’独立地是H或烷基；
a、b和c取决于M的化合价，并为0～6的范围，且a、b和c的总和不超过6；和
Figure C2005100230430002C1
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
m和m’为1～5的整数；
n和n’是5～1000的整数；
R1～R6独立地是H或烷基；和
d和e取决于M的化合价，并为0～6的范围，且d和e的总和不超过6。
2.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且分子式1中的c为0。
3.根据权利要求2的聚合物电解质膜，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且a为1，b为0～5。
4.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中所述质子传导性聚合物由分子式4表示，并且d为0，e为1～5。
5.根据权利要求1的聚合物电解质膜，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且M为Al，a、b和c均为1，x为1。
6.根据权利要求1的质子传导性聚合物，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且分子式1的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或者呋喃基聚合物反应而制备的。
7.根据权利要求6的质子传导性聚合物，其中所述包含至少一个OH基团的聚合物选自聚亚烷基二醇、聚乙烯醇、聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物和聚羟烷基丙烯酸酯中的至少一种，及其组合；所述呋喃基聚合物是聚四氢呋喃。
8.根据权利要求6的质子传导性聚合物，其中所述反应在非质子极性溶剂中进行。
9.根据权利要求1的质子传导性聚合物，其中所述质子传导性聚合物由分子式4表示，且分子式4的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物反应而制备的。
10.根据权利要求9的质子传导性聚合物，其中所述包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物为选自聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物、聚乙烯醇、聚羟烷基丙烯酸酯、烷氧基化聚烷撑氧中的至少一种，及其组合。
11.一种燃料电池系统，包括：
-至少一个通过燃料氧化和氧化剂还原而发电的发电单元，该发电单元包括：
◆膜电极组件，该膜电极组件包括：
■彼此相向的阳极和阴极；和
■布置在阳极和阴极之间的聚合物电解质膜，该聚合物电解质膜包括分子式1或4之一所示的质子传导性聚合物：
(H+)x[M((O(CH2)yO)zR’)a((O(CH2)y′·O)z′·R″)b((O(CH2)y″O)z″R”’)c]-x
                                                              (1)
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
y’和y”独立地为1～6的整数；
z、z’和z”是10～1000的整数；
R’、R”和R”’独立地是H或烷基；和
a、b和c取决于M的化合价，并为0～6，且a、b和c的总和不超过6；和
Figure C2005100230430004C1
其中，M是Al、Au、Co、Cr、Fe、Ce、In、Mn、Ti或V；
x根据M的化合价为0或1；
m和m’为1～5的整数；
n和n’是5～1000的整数；
R1～R6独立地是H或烷基；和
d和e取决于M的化合价，并为0～6，且d和e的总和不超过6；
和
◆位于膜电极组件的两侧的隔板；
-供应燃料到发电单元的燃料供应器；和
-供应氧化剂到发电单元的氧化剂供应器。
12.根据权利要求11的燃料电池系统，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且分子式1中的c为0。
13.根据权利要求12的燃料电池系统，其中a为1，且b为0～5。
14.根据权利要求11的燃料电池系统，其中所述质子传导性聚合物由分子式4表示，并且d为0，e为1～5。
15.根据权利要求11的燃料电池系统，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，且分子式1的质子传导性聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团的聚合物或者呋喃基聚合物反应而制备的。
16.根据权利要求15的燃料电池系统，其中所述包含至少一个OH基团的聚合物为选自聚亚烷基二醇、聚乙烯醇、聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物和聚羟烷基丙烯酸酯中的至少一种，及其组合；所述呋喃基聚合物是聚四氢呋喃。
17.根据权利要求15的燃料电池系统，其中所述反应在非质子极性溶剂中进行。
18.根据权利要求11的燃料电池系统，其中所述质子传导性聚合物由分子式4表示，且分子式4的聚合物是通过金属盐与包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物反应而制备的。
19.根据权利要求18的燃料电池系统，其中所述包含至少一个OH基团和CO基团的聚合物为选自聚(乙烯醇-乙酸乙烯酯)共聚物、聚乙烯醇、聚羟烷基丙烯酸酯、烷氧基化聚烷撑氧中的至少一种，及其组合。
20.根据权利要求11的燃料电池系统，其中所述质子传导性聚合物由分子式1表示，并且M为Al，a、b和c均为1，及x为1。
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