CN101036890A - 燃料电池的阴极催化剂以及包含它的燃料电池膜电极组件和燃料电池系统 - Google Patents

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CN101036890A CNA2007101016435A CN200710101643A CN101036890A CN 101036890 A CN101036890 A CN 101036890A CN A2007101016435 A CNA2007101016435 A CN A2007101016435A CN 200710101643 A CN200710101643 A CN 200710101643A CN 101036890 A CN101036890 A CN 101036890A
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Abstract

一种阴极催化剂，包括含有Mo、S和I的载体以及担载在该载体上的活性金属，该活性金属包括选自Ru、Pt、Rh及其组合的材料。已经表明，这种阴极催化剂具有比铂催化剂更高的活性。

Description

燃料电池的阴极催化剂以及包含它的燃料电池膜电极组件和燃料电池系统
                        技术领域
本发明涉及用于燃料电池的阴极催化剂，以及包含它的燃料电池膜电极组件和燃料电池系统。更具体地，本发明涉及这样的阴极催化剂，其对氧化剂的还原反应具有高活性和选择性，并且可以提高包含它的燃料电池膜电极组件和燃料电池系统的性能。
                        背景技术
燃料电池是一种发电系统，其通过氧化剂与诸如甲醇、乙醇或天然气等烃基燃料中的氢之间的电化学氧化还原反应产生电能。
代表性的燃料电池包括聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)和直接氧化燃料电池(DOFC)。直接氧化燃料电池包括利用甲醇作为燃料的直接甲醇燃料电池。
聚合物电解质膜燃料电池具有高能量密度的优点，但是它仍存在下述问题，即需要小心处置氢气，并且需要辅助设备，例如用于重整甲烷、甲醇、天然气等以产生用作燃料气体的氢的燃料重整处理器。
相反，直接氧化燃料电池具有比聚合物电解质膜燃料电池低的能量密度，但是它却具有如下优点：燃料易于处置；因其工作温度低，故可以在室温下工作；及不需要额外的燃料重整处理器。
在上述燃料电池中，用于发电的电池堆主要包括几个至几十个堆叠成多层的单元电池，每个单元电池由膜电极组件(MEA)和隔板(也称为双极板)构成。所述膜电极组件具有以其间电解质膜彼此连接在一起的阳极(也称为燃料电极或氧化电极)和阴极(也称为空气电极或还原电极)。
燃料电池是通过燃料的氧化和氧化剂的还原产生电能的发电系统。燃料的氧化发生在阳极，氧化剂的还原发生在阴极。
阳极和阴极都包括催化剂层，该催化剂层包括催化剂以增加燃料的氧化和氧化剂的还原。用于阳极催化剂层的催化剂典型地包括铂-钌，而用于阴极催化剂层的催化剂可以包括铂。
但是，作为阴极催化剂的铂具有氧化剂还原低的问题。它还会被通过电解质膜渗透至阴极的燃料去极化，因而在直接氧化燃料电池中变为无活性。因此，需要可以替代铂的用于燃料电池阴极的改进的催化剂。
                        发明内容
本发明的一个实施方案提供燃料电池的阴极催化剂，该催化剂对氧化剂的还原反应具有优异的活性和选择性。本发明的另一实施方案提供包括该阴极催化剂的燃料电池膜电极组件。
根据本发明的一个实施方案，提供一种用于燃料电池的阴极催化剂，其包括含有Mo、S和I的载体，以及担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。
该载体可以是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。
x可以满足3≤x≤6。x可以满足4.5≤x≤6。该载体可以选自纳米线、纳米管及其混合物。
该载体可以是纳米线。该纳米线可具有20～40nm的直径。该纳米线可具有20～30nm的直径。
该纳米线可具有100～400μm的长度。该纳米线可具有200～350μm的长度。
根据本发明的另一实施方案，提供一种膜电极组件，其包括彼此相向的阳极和阴极以及布置在所述阳极和阴极之间的聚合物电解质膜，其中该阴极包括含有Mo、S和I的载体，以及担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。该载体可以是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。该载体可以选自纳米线、纳米管及其混合物。该纳米线可具有20～40nm的直径。该纳米线可具有100～400μm的长度。该聚合物电解质膜可以包括其侧链上具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的聚合物树脂。该聚合物树脂可选自：氟基聚合物、苯并咪唑聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚醚酰亚胺基聚合物、聚苯硫醚基聚合物、聚砜基聚合物、聚醚砜基聚合物、聚醚酮基聚合物、聚醚-醚酮基聚合物、聚苯喹喔啉基聚合物及其组合。阳极可以包括选自铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金(M是选自Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh、Ru的过渡元素及其组合)及其组合中的至少一种材料。
根据本发明的另一实施方案，提供一种燃料电池系统，其包括燃料供给装置、氧化剂供给装置和至少一个发电元件，该发电元件包括膜电极组件和布置在膜电极组件每一侧的隔板，该膜电极组件包括阴极、阳极以及布置在阴极和阳极之间的聚合物电解质膜，其中该阴极包括含有Mo、S和I的载体，以及担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。该载体可以是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。该载体可以选自纳米线、纳米管及其混合物。该纳米线可具有20～40nm的直径。该纳米线可具有100～400μm的长度。该聚合物电解质膜可以包括其侧链上具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的聚合物树脂。该聚合物树脂可选自：氟基聚合物、苯并咪唑聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚醚酰亚胺基聚合物、聚苯硫醚基聚合物、聚砜基聚合物、聚醚砜基聚合物、聚醚酮基聚合物、聚醚-醚酮基聚合物、聚苯喹喔啉基聚合物及其组合。阳极可包括选自铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金(M是选自Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh、Ru的过渡元素及其组合)及其组合中的至少一种材料。
                          附图说明
通过结合附图参考下面的详细说明将更好地理解本发明，本发明更完整的理解和其附加的许多优点也将更加显而易见，在附图中，相同的附图标记表示相同或者类似的元件，其中：
图1是根据本发明实施方案的膜电极组件的示意性截面图；及
图2是根据本发明另一实施方案的燃料电池系统的结构的示意图。
                      具体实施方式
本发明的阴极催化剂对氧化剂的还原具有优异的活性和选择性，并且不因渗透至阴极的燃料而失活。该阴极催化剂包括含有Mo、S和I的载体，以及担载在该载体上的选自Ru、Pt、Rh及其组合的活性金属。该载体可以是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。
Pt、Ru或Rh的铂基元素的活性金属对氧化剂的还原反应具有高活性。空气中的氧容易吸附并结合在Pt、Ru或Rh上，因而会阻塞Pt、Ru或Rh的活性中心，导致氧化剂还原的恶化，并促进渗透至阴极的燃料的氧化。
根据本发明的一个实施方案，活性金属Pt、Ru或Rh担载在含有Mo、S和I的载体上，使得活性金属的活性和选择性得到提高。
载体的Mo元素对氧化剂的还原反应具有高活性，因而它可以提高该阴极催化剂的活性；S阻止空气中的氧与Pt、Ru或Rh结合，因而可以提高选择性；以及I可以提高导电性。
载体包括Mo、S和I，其具体地为Mo6S9-xIx，式中x为1～7。根据一个实施方案，x为3～6，及根据另一实施方案，x为4.5～6。该载体具有纳米线的形状，特别地，Mo6S9-xIx主要具有纳米线形状和局部具有纳米管形状。
纳米线或纳米管的直径为20～40nm。根据一个实施方案，纳米线或纳米管的直径为20～30nm。当直径大于40nm时，催化剂的比表面积低，因而催化剂活性降低，而当直径小于20nm时，活性金属难以沉积，因而降低催化剂活性。
纳米线或纳米管的长度为100～400μm。根据一个实施方案，纳米线或纳米管的长度为200～350μm。当长度大于400μm时，催化剂的比表面积低，因而催化剂活性降低，而当长度小于100μm时，活性金属难以沉积，因而降低催化剂活性。
可利用各种担载方法，通过在含有Mo、S和I的载体上担载Pt、Ru或Rh，制备阴极催化剂。根据一个实施方案，担载方法可进行如下。
将Pt、Ru或Rh盐溶解在溶剂中，然后向所得溶液中加入含有Mo、S和I的载体，特别是Mo6S9-xIx(式中x如上所述)，接着进行搅拌。该溶剂可包括二甲苯、苯或甲苯。Pt盐可包括氯铂酸(platinum chloric acid)、乙酰丙酮合铂或羰基铂；Ru盐可包括羰基钌、氯化钌或乙酰丙酮合钌；Rh盐可包括羰基铑、氯化铑或乙酰丙酮合铑。Pt、Ru或Rh盐和载体可以1～20∶4～1的重量比混合。
载体尤其是Mo6S9-xIx是通过以下步骤制备的，即以适当的摩尔比混合Mo、S和I，将混合物放在石英安瓿中，并且在具有两个不同热处理区域T1和T2的梯度炉中在200～350℃下热处理一周。所生成的产物是通过在T1区域中升华然后在T2区域中提炼(extract)而得到的。这里，T1和T2满足400℃≤T1≤500℃和350℃≤T2≤450℃。
搅拌过程在50～150℃下进行1～24小时。
将所生成的产物过滤和干燥，得到本发明的阴极催化剂。这里，所述干燥过程在70～120℃下进行1～24小时。
本发明还提供包含该燃料电池阴极催化剂的燃料电池膜电极组件。
本发明的膜电极组件包括彼此相向的阳极和阴极以及布置在它们之间的聚合物电解质膜。阳极和阴极包括由导电物质形成的电极基底和布置在电极基底上的催化剂层。
图1是根据本发明实施方案的膜电极组件131的示意性截面图。下文中，将参照附图更详细地说明本发明的膜电极组件131。
膜电极组件131通过燃料的氧化和氧化剂的还原产生电能。一个或者几个膜电极组件可以电池堆的形式堆叠。
氧化剂在阴极5的催化剂层53被还原，该催化剂层53包含阴极催化剂，该阴极催化剂包括含有Mo、S和I的载体，以及担载在该载体上的选自Ru、Pt、Rh及其组合的活性金属。该阴极催化剂对氧化剂的还原反应具有优异的活性和高选择性。因此该阴极催化剂提高包含它的阴极5和膜电极组件131的性能。
燃料在阳极3的催化剂层33被氧化，该催化剂层33包括能促进燃料氧化反应的催化剂。该催化剂可以是现有技术中常用的铂基催化剂。该铂基催化剂包括铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金，或者它们的组合，其中M是选自Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh、Ru的过渡元素及其组合。催化剂的代表性实例包括选自下列中的至少一种：Pt，Pt/Ru，Pt/W，Pt/Ni，Pt/Sn，Pt/Mo，Pt/Pd，Pt/Fe，Pt/Cr，Pt/Co，Pt/Ru/W，Pt/Ru/Mo，Pt/Ru/V，Pt/Fe/Co，Pt/Ru/Rh/Ni，Pt/Ru/Sn/W，及其组合。
该金属催化剂可以金属本身的形式使用(非担载催化剂，black catalyst)，也可以担载在载体上的形式使用。所述载体可以包括诸如乙炔黑、丹喀(denka)碳黑、活性碳、科琴(ketjen)碳黑或石墨等的碳，或者诸如氧化铝、二氧化硅、氧化锆或氧化钛等无机颗粒。现有技术中常使用碳。
阳极3的催化剂层33和阴极5的催化剂层53可进一步包含粘结剂树脂，以改善其粘结性和质子迁移。
粘结剂树脂可以是其侧链上具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的质子导电聚合物树脂。该聚合物的非限制性实例包括至少一种选自下列的质子导电聚合物：氟基聚合物，苯并咪唑基聚合物，聚酰亚胺基聚合物，聚醚酰亚胺基聚合物，聚苯硫醚基聚合物，聚砜基聚合物，聚醚砜基聚合物，聚醚酮基聚合物，聚醚-醚酮基聚合物，及聚苯喹喔啉基聚合物。在一个实施方案中，该质子导电聚合物选自：聚(全氟磺酸)，聚(全氟羧酸)，具有磺酸基的四氟乙烯和氟化乙烯基醚的共聚物，脱氟的聚醚酮硫化物，芳基酮，聚(2，2′-(间亚苯基)-5，5′-二苯并咪唑)，或者聚(2，5-二苯并咪唑)。
粘结剂树脂可以单独或者混合使用。任选地，该粘结剂树脂可与非导电聚合物一起使用，以提高聚合物电解质膜和催化剂层之间的粘结性。该粘结剂树脂的用量可以根据其使用目的进行调整。
所述非导电聚合物的非限制性实例包括聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，乙烯/四氟乙烯(ETFE)，乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，聚偏二氟乙烯，聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)，十二烷基苯磺酸，山梨糖醇，及其组合。
阳极和阴极的电极基底31和51为燃料和氧化剂到催化剂的传输提供路径。在一个实施方案中，电极基底由诸如炭纸、炭布或碳毡或者金属织物构成的，所述金属织物包括形成在多孔织物膜或者由聚合纤维构成的织物表面的金属膜。电极基底并不限于此。
可在前述电极基底和催化剂层之间增加多微孔层(MPL)，以提高反应物扩散效果。多微孔层通常包括具有一定粒径的导电粉末。导电材料可包括但不限于碳粉、碳黑、乙炔黑、活性碳、碳纤维、富勒烯、纳米碳或其组合。纳米碳可包括诸如碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米线、碳纳米角、碳纳米环或其组合的材料。多微孔层是通过在导电基底上涂布包含导电粉末、粘结剂树脂和溶剂的组合物形成的。该粘结剂树脂可包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、乙酸纤维素、聚六氟丙烯、聚全氟烷基乙烯基醚、聚全氟磺酰基氟烷氧基乙烯基醚及其共聚物。该溶剂可包括但不限于诸如乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇之类的醇，水，二甲基乙酰胺，二甲亚砜，或者N-甲基吡咯烷酮。依据该组合物的粘度，所述涂布方法可包括但不限于幕涂，喷涂，刮涂，照相凹板式涂布，浸涂，丝网印刷，刷涂等。
聚合物电解质膜1通过将阳极催化剂33产生的质子传递给阴极催化剂53而起交换离子的作用。
本发明的聚合物电解质膜的质子导电聚合物可以是其侧链具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的任何聚合物树脂。
该聚合物树脂的非限制性实例可包括至少一种选自下列的质子导电聚合物：氟基聚合物，苯并咪唑基聚合物，聚酰亚胺基聚合物，聚醚酰亚胺基聚合物，聚苯硫醚基聚合物，聚砜基聚合物，聚醚砜基聚合物，聚醚酮基聚合物，聚醚-酮醚基聚合物，及聚苯喹喔啉基聚合物。在一个实施方案中，该质子导电聚合物为选自下列中的至少一种：聚(全氟磺酸)，聚(全氟羧酸)，具有磺酸基的四氟乙烯与氟乙烯基醚的共聚物，脱氟的聚醚酮硫化物，芳基酮，聚(2，2′-(间亚苯基)-5，5′-二苯并咪唑)，或者聚(2，5-二苯并咪唑)。
在质子导电聚合物的质子导电基团中，H可以被Na、K、Li、Cs或四丁基铵取代。当用Na取代质子导电基团末端的离子交换基团中的H时，使用NaOH。当H被四丁基铵取代时，使用氢氧化四基丁铵。也可以用适当的化合物进行K、Li或Cs取代。在现有技术中，取代H的方法是已知的，因此不详细说明了。
膜电极组件131可以用作诸如聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)和直接氧化燃料电池等燃料电池系统的组成部分之一。由于阴极催化剂层53的催化剂对氧化剂的还原反应具有优异的选择性，所以它可以有效地用于直接氧化燃料电池，特别是存在燃料渗透问题的直接甲醇燃料电池。
下面将更详细地说明包括膜电极组件131的燃料电池系统的组成要素。膜电极组件131可用于其它燃料电池系统，并且不限于特定的燃料电池系统。
本发明的燃料电池系统包括至少一个发电元件、燃料供给装置和氧化剂供给装置。
发电元件包括膜电极组件和位于膜电极组件两侧的隔板。发电元件通过燃料的氧化和氧化剂的还原而发电。
燃料供给装置起着给发电元件提供包括氢的燃料的作用，氧化剂供给装置起着给发电元件提供氧化剂的作用。燃料包括液态或气态氢，或者碳氢化合物类燃料如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或天然气。氧化剂包括氧气或空气。但是，燃料和氧化剂不局限于此。
图2示出了下面将参照附图详细说明的燃料电池系统100的示意性结构。图2图示了燃料电池系统100，其中燃料和氧化剂通过泵151和171提供给发电元件130，但是本发明并不限于这种结构。作为选择，本发明的燃料电池系统可包括其中燃料和氧化剂以扩散形式提供的结构。
燃料电池系统100包括由通过燃料和氧化剂的电化学反应产生电能的至少一个发电元件130组成的电池堆110，用于提供燃料给发电元件130的燃料供给装置150，及用于提供氧化剂给发电元件130的氧化剂供给装置170。
另外，燃料供给装置150装有储存燃料的罐153和与之连接的泵151。燃料泵151以预定的抽吸功率提供储存在罐153中的燃料。给电池堆110的发电元件130提供氧化剂的氧化剂供给装置170装有用于以预定的抽吸功率提供氧化剂的至少一个泵171。
发电元件130包括膜电极组件131以及隔板133和135，膜电极组件131氧化氢或燃料并还原氧化剂，隔板133和135分别位于膜电极组件131的相对侧，并分别提供氢或燃料和氧化剂。
下面的实施例更详细地示出本发明。但是，应当理解，本发明不局限于这些实施例。
实施例1
将0.7g的羰基钌溶解在150ml二甲苯中。向所制备的溶液中加入0.5g的Mo6S4.5I4.5，然后在140℃下搅拌24小时，过滤，并在90℃下干燥7小时，制得用于燃料电池的阴极催化剂。
这里，将0.6mol的Mo、0.45mol的S和0.45mol的I在真空下置于石英安瓿中，并将该混合物在具有450℃(T1)和430℃(T2)两个不同热处理区域的梯度炉中于250℃下热处理1周。结果，从T2(430℃)区域获得Mo6S4.5I4.5。而且，Mo6S4.5I4.5具有直径为20nm、长度为200μm的纳米线形状。
对比例1
将0.6g羰基钌、0.03g的Se和1g的碳溶解在150ml甲苯中。该所得物在140℃下混合24小时。过滤该混合的产物。将过滤产物在80℃下干燥，然后在提供H2条件下于250℃热处理3小时。
通过在0.5M浓度的硫酸溶液中吹入氧气2小时，制备氧饱和的硫酸溶液。通过以3.78×10-3mg的量在玻璃状碳上担载根据实施例1的催化剂和根据对比例1的钌黑，以制备工作电极，同时采用铂网作为反电极。然后，将两个电极都放入氧饱和的硫酸溶液，并在改变电压的同时测量电流密度。结果示于下面的表1中。
              表1
  电流密度(mA/cm2(0.7V))
  实施例1   1.44
  对比例1   0.61
如表1所示，根据实施例1的催化剂比根据对比例1的催化剂具有更好的活性。
本发明的阴极催化剂具有还原氧化剂的高活性和高选择性，并且能提高燃料电池膜电极组件以及燃料电池系统和包括它的膜电极组件的性能
尽管结合当前考虑到实际典型的实施例说明了这个发明，但是可以理解本发明不局限于公开的实施例，相反，本发明将覆盖在权利要求书的精神和范围内包括的各种改进和等价变换。

Claims (26)

1、一种阴极催化剂，包括：
含有Mo、S和I的载体；及
担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。
2、权利要求1的阴极催化剂，其中该载体是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。
3、权利要求2的阴极催化剂，其中3≤x≤6。
4、权利要求3的阴极催化剂，其中4.5≤x≤6。
5、权利要求1的阴极催化剂，其中该载体选自纳米线、纳米管及其混合物。
6、权利要求5的阴极催化剂，其中该载体是纳米线。
7、权利要求6的阴极催化剂，其中该纳米线的直径为20～40nm。
8、权利要求7的阴极催化剂，其中该纳米线的直径为20～30nm。
9、权利要求6的阴极催化剂，其中该纳米线的长度为100～400μm。
10、权利要求9的阴极催化剂，其中该纳米线的长度为200～350μm。
11、一种膜电极组件，包括：
彼此相向的阳极和阴极；及
聚合物电解质膜，该聚合物电解质膜布置在所述阳极和阴极之间，
其中所述阴极包括：
含有Mo、S和I的载体，及
担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。
12、权利要求11的膜电极组件，其中该载体是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。
13、权利要求11的膜电极组件，其中该载体选自纳米线、纳米管及其混合物。
14、权利要求13的膜电极组件，其中该纳米线的直径为20～40nm。
15、权利要求13的膜电极组件，其中该纳米线的长度为100～400μm。
16、权利要求11的膜电极组件，其中该聚合物电解质膜包括其侧链上具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的聚合物树脂。
17、权利要求16的膜电极组件，其中该聚合物树脂选自氟基聚合物、苯并咪唑基聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚醚酰亚胺基聚合物、聚苯硫醚基聚合物、聚砜基聚合物、聚醚砜基聚合物、聚醚酮基聚合物、聚醚-醚酮基聚合物、聚苯喹喔啉基聚合物及其组合。
18、权利要求11的膜电极组件，其中该阳极包括选自铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金(M是选自Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh、Ru的过渡元素及其组合)及其组合中的至少一种材料。
19、一种燃料电池系统，包括：
燃料供给装置；
氧化剂供给装置；及
至少一个发电元件，该发电元件包括：
膜电极组件和布置在膜电极组件每侧的隔板，该膜电极组件包括：
阴极，
阳极，及
布置在所述阴极和阳极之间的聚合物电解质膜，
其中该阴极包括：
含有Mo、S和I的载体，及
担载在该载体上的活性金属，该活性金属选自Ru、Pt、Rh及其组合。
20、权利要求19的燃料电池系统，其中该载体是Mo6S9-xIx，式中1≤x≤7。
21、权利要求19的燃料电池系统，其中该载体选自纳米线、纳米管及其混合物。
22、权利要求21的燃料电池系统，其中该纳米线的直径为20～40nm。
23、权利要求21的燃料电池系统，其中该纳米线的长度为100～400μm。
24、权利要求19的燃料电池系统，其中该聚合物电解质膜包括其侧链上具有选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基及其衍生物的阳离子交换基团的聚合物树脂。
25、权利要求24的燃料电池系统，其中该聚合物树脂选自氟基聚合物、苯并咪唑基聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚醚酰亚胺基聚合物、聚苯硫醚基聚合物、聚砜基聚合物、聚醚砜基聚合物、聚醚酮基聚合物、聚醚-醚酮基聚合物、聚苯喹喔啉基聚合物及其组合。
26、权利要求19的燃料电池系统，其中该阳极包括选自铂，钌，锇，铂-钌合金，铂-锇合金，铂-钯合金，铂-M合金(M是选自Ga、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo、W、Rh、Ru的过渡元素及其组合)及其组合的至少一种材料。
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