CN113113648A - 用于燃料电池的包含具有改善透氧率的催化复合物的电解质膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于燃料电池的包含具有改善透氧率的催化复合物的电解质膜及其制备方法，所述电解质膜包括催化复合物，所述催化复合物包括涂覆有透氧材料的催化颗粒。用于燃料电池的电解质膜包括具有质子传导性的离聚物的离子传输层和分散在该离子传输层中的催化复合物，该催化复合物包括具有催化金属组分的催化颗粒以及涂层，该催化金属组分具有分解过氧化氢的活性，所述涂层形成在催化颗粒的至少一部分表面上并且包含透氧材料。

Description

用于燃料电池的包含具有改善透氧率的催化复合物的电解质 膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池的电解质膜及其制造方法，所述用于燃料电池的电解质膜包括催化复合物，所述催化复合物包括涂覆有透氧材料的催化颗粒。
背景技术
通常用于车辆的燃料电池是聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)。为了使聚合物电解质膜燃料电池正常地发挥至少几十千瓦或更大的高功率，它们应该能够在较宽的电流密度范围内稳定地工作。
燃料电池的发电反应发生在膜电极组件(MEA)中，该膜电极组件包括基于全氟化磺酸(PFSA)离聚物的膜和一对电极，即阳极和阴极。供应到阳极(作为氧化电极)的氢被分解成质子和电子，然后质子穿过膜移动到还原电极(即阴极)，并且电子通过外部电路移动到阴极。然后，在该阴极，氧分子、质子和电子相互反应产生电，同时产生水(H2O)和热量作为副产物。
氢和氧是燃料电池的反应气体，可以通过电解质膜交叉移动。在此过程中，可能会产生过氧化氢(HOOH)。当过氧化氢分解为含氧自由基例如羟基自由基(·OH)和氢过氧自由基(·OOH)时，这些自由基会侵蚀电解质膜，导致电解质膜发生化学降解，最终造成燃料电池的耐用性降低的不期望的效果。
作为减轻电解质膜的这种化学降解的方法，已经提出了向电解质膜中添加各种抗氧化剂的方法。抗氧化剂包括用作自由基清除剂或猝灭剂的主抗氧化剂，用作过氧化氢分解剂的副抗氧化剂等。
用于聚合物电解质膜燃料电池的代表性主抗氧化剂的示例包括：铈类抗氧化剂(例如氧化铈(二氧化铈)和硝酸铈(III)六水合物抗氧化剂)、对苯二甲酸酯类抗氧化剂等。
广泛地，氧化铈可以包括纯氧化铈(CeO2)和改性氧化铈(改性CeO2)。改性的氧化铈包括：铈-锆氧化物(CeZrOx)、铈-锰氧化物(CeMnOx)、掺杂氧化铈的二氧化硅、掺杂氧化铈的氧化钇、掺杂氧化铈的氧化锆等。
同时，用于电解质膜的代表性的副抗氧化剂包括锰类催化剂(例如氧化锰)和贵金属催化剂(例如铂(Pt))。近来，已经进行了关于将铂催化剂添加到用于燃料电池的电解质膜的各种研究。
迄今为止进行的研究结果表明，电解质膜的耐久性根据引入到电解质膜中的铂的量、其分布程度和微结构而增加或降低。首先，一个积极的效果是，引入到电解质膜中的铂在气体到达电极之前将交叉移动的氢气和氧气转化为水，从而增加了电解质膜中的水量，提高了质子传导性并最终改善了膜电极组件的性能。另外，另一个积极的效果是铂阻止了氢和氧气的交叉移动以防止自由基的产生，或使电解质膜中产生的过氧化氢分解，从而提高了电解质膜的化学耐久性。另一方面，负面影响是引入到电解质膜中的铂将过氧化氢转化为自由基，或将交叉移动的氧气直接转化为自由基，导致电解质膜的耐久性降低。因此，为了通过将铂施加至电解质膜以提高电解质膜的化学耐久性，理解电解质膜中铂的作用机理并提出适合的解决方案是很重要的。
为了有效地除去在电解质膜中交叉移动的氢气和氧气，该交叉移动的氢气和氧气应一起遇到过氧化氢分解催化剂。但是，由于电解质膜基本上是气体闭塞的，因此难以确定和控制交叉移动气体的流动。然而，如上所述，由于交叉移动气体可能与电解质膜中的过氧化氢分解催化剂反应或因此被分解，或者可能移动到电极以产生过氧化氢，因此为了防止交叉移动气体到达电极，应当通过电解质膜中的过氧化氢分解催化剂尽可能地分解该交叉移动气体。
公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含并不构成在本国已被本领域技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
在优选的方面，尤其提供了一种电解质膜，该电解质膜可以通过允许氢气和氧气交叉通过电解质膜从而容易地达到包含在电解质膜中的催化金属并因此被催化金属分解，从而大大改善化学耐久性。
一方面，提供了一种用于燃料电池的电解质膜，所述电解质膜包括离子传输层，所述离子传输层包括(i)具有质子传导性的离聚物和(ii)催化复合物。所述催化复合物包括催化颗粒以及涂层，所述催化颗粒包含具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分，所述涂层形成在所述催化颗粒的至少一部分表面上并且包含透氧材料。在某些优选的方面，催化复合物可以分散(例如，大体上随机地分散或以有序方式分散)在离子传输层中。
离聚物可以适当地包括全氟化磺酸离聚物。
催化颗粒可以适当地包括没有载体的催化金属组分。或者，催化颗粒可以适当地包括负载在载体上的催化金属组分。
催化金属组分可以包括例如选自铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、银(Ag)、锇(Os)、铱(Ir)和钌(Ru)的一种或多种。催化金属组分可以负载在如下的载体上，所述载体包含选自如下的一种或多种：碳；二氧化硅；沸石；选自第4B、5B、6B、7B和8B族的过渡金属；以及所述过渡金属的氧化物或碳化物。
涂层可以形成在催化颗粒表面的催化金属组分的至少一部分表面上。
透氧材料可以传导离子。
透氧材料可以与离聚物相容。
透氧材料可以具有比离聚物的透氧率更大的透氧率。
该材料可以适当地包括全氟化磺酸离聚物，该全氟化磺酸离聚物在约30℃至150℃的温度范围和约20％至100％的相对湿度范围内的任何一点测量时的透氧率约为3.0x10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大。
电解质膜可以适当地包括约0.01mg/cm2至0.90mg/cm2的量的催化复合物。
电解质膜可以进一步包括增强层，并且离子传输层可以形成在增强层的至少一个表面上。
本发明提供一种制造用于燃料电池的电解质膜的方法。所述方法可以包括：制备包含催化颗粒和透氧材料的催化复合物，所述催化颗粒包括具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分，使得在所述催化颗粒的至少一部分表面上形成包含透氧材料的涂层；制备分散体混合物，所述分散体混合物包含催化复合物和离聚物，并施加所述分散体混合物以形成离子传输层。
制备催化复合物可以包括在约80℃至200℃的温度下干燥包含催化颗粒和透氧材料的混合物。
催化颗粒可以包括不具有载体的催化金属组分，或者可以包括负载在载体上的催化金属组分。
所述催化金属可以包括选自铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、银(Ag)、锇(Os)、铱(Ir)和钌(Ru)的一种或多种。所述载体包括选自如下的一种或多种：碳；二氧化硅；沸石；选自第4B、5B、6B、7B和8B族的过渡金属；以及所述过渡金属的氧化物或碳化物。
透氧材料可以能够传导离子，可以与离聚物相容并且可以具有比离聚物的透氧率更大的透氧率。
所述材料可以包括全氟化磺酸离聚物，该全氟化磺酸离聚物在约30℃至150℃的温度范围和约20％至100％的相对湿度范围内的任何一点测量时的透氧率约为3.0x10- 9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大。
离聚物可以适当地包括全氟化磺酸离聚物。
可以通过将分散体施加在增强层的至少一个表面上来形成离子传输层。
进一步提供了一种用于车辆的燃料电池，其包括本文所述的电解质膜。
下面讨论本发明的其它方面。
附图说明
接下来将参照附图中显示的某些示例性实施方案详细地描述本发明的以上和其它特征，所述示例性实施方案仅用于说明的目的，因而对本发明是非限制性的，其中：
图1是示例性地示出根据本发明示例性实施方案的示例性膜电极组件的截面图。
图2示出了根据本发明示例性实施方案的示例性电解质膜；
图3A示出了根据本发明示例性实施方案的示例性催化复合物；
图3B示出了根据本发明示例性实施方案的示例性催化复合物；
图4示出了在没有涂层的情况下交叉通过电解质膜的氧气流。
图5示出了根据本发明示例性实施方案的当形成涂层时交叉通过示例性电解质膜的氧气流；以及
图6至图8示出了根据本发明示例性实施方案的修改的电解质膜。
具体实施方式
通过以下优选实施方案并参考附图，将清楚地理解上述目的以及其他目的、特征和优点。然而，本发明不限于该实施方案，而是可以以各种不同的形式实施。建议的实施方案仅是为了透彻和完整地理解所公开的内容，并向本领域技术人员充分告知本发明的技术概念。
贯穿附图的描述，相似的附图标记指代相似的元件。在附图中，为了清楚起见，放大了结构的尺寸。将理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”，“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应被解释为受这些术语的限制，而仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在本发明定义的范围内，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。除非上下文另外明确指出，否则单数形式也旨在包括复数形式。
将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”，“具有”等表明存在所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件、部件或其组合，但是不排除存在或添加一个或更多个特征、数值、步骤、操作、元件、部件或其组合。另外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接在另一元件上，或者也可以存在介入元件。还应理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称为在另一元件“下”时，其可以直接在另一元件下，或者也可以存在介入元件。
除非上下文另有明确说明，否则在本说明书中代表成分、反应条件、聚合物组成和混合物量的所有数值、数字和/或表述均为近似值，反映了在获得这些数字时固有发生的各种测量不确定性。由于这个原因，应当理解，在所有情况下，术语“约”应被理解为修饰所有数值、数字和/或表达。此外，除非特别声明或者从上下文显而易见的，本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文清楚的，本文提供的所有数值通过术语“约”进行修饰。
另外，当在说明书中公开数值范围时，除非另外定义，否则这些范围是连续的并且包括从最小值到最大值的所有数字，包括该范围内的最大值。此外，当范围是指整数时，除非另有定义，否则它包括从最小值到最大值的所有整数，包括该范围内的最大值。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油动力车辆和电力动力车辆。
图1是示例性地表示根据本发明示例性实施方案的示例性膜电极组件(MEA)10的截面图。如图1所示，膜电极组件10包括阴极100、阳极200以及介于它们之间的电解质膜300。
阴极100是与空气中的氧气反应的组分，阳极200是与氢气反应的组分。阳极200通过氢氧化反应(HOR)将氢分解成氢离子(质子)和电子。氢离子通过与阳极200接触的电解质膜300移动到阴极100。电子通过外部导线(未示出)移动到阴极100。
阴极100和阳极200可以包括催化剂，例如碳负载的Pt。阴极100和阳极200还可以包含用于质子传导的离聚物(或粘合剂)。
图2示出了根据本发明示例性实施方案的电解质膜300。如图2所示，电解质膜300包括离子传输层400和分散在离子传输层400中的多个催化复合物500。
离子传输层400可以包括具有氢离子(质子)传导性的离聚物。离聚物可以适当地包括能够传递质子的任何材料。例如，离聚物可以包括全氟化磺酸离聚物(PFSA)。
图3A示出每个催化复合物500的示例。如图3A所示，催化复合物500包括催化颗粒510和形成在催化颗粒510的至少一部分表面上的涂层520。图3A示出涂层520完全涂覆催化颗粒510。然而，这是为了更好地理解本发明，因此催化复合物500不应被解释为限于图3A所示的形状。例如，涂层520包围催化颗粒510的至少约1％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或约100％的表面积。
图3B示出催化复合物500的另一个示例。如图3B所示，催化颗粒510可以仅包括催化金属组分511而没有载体，并且涂层520可以形成在每个催化颗粒510的至少一部分表面上。
在下文中，为了便于描述，假定催化颗粒510具有催化金属组分511负载在载体512上的结构。但是，还应解释的是，本发明的范围包括不具有这种载体512的催化颗粒510。
催化金属组分511是具有分解过氧化氢的活性的金属，其可以包括选自铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、银(Ag)、锇(Os)、铱(Ir)和钌(Ru)的一种或更多种。
载体512没有特别限制，并且可以包括选自如下的一种或多种：碳；二氧化硅；沸石；选自第4B、5B、6B、7B和8B族的过渡金属；以及所述过渡金属的氧化物或碳化物。
载体512优选地可以具有大的比表面积。如上所述，也可以将催化剂添加至阴极100和/或阳极200。根据本发明的载体521可以具有比如上所述的用于电极的催化剂的载体更大的比表面积。例如，用于电极的载体应具有高的石墨化度以承受当电极暴露于大于1V的高压时迅速发生的碳腐蚀。然而，由于在石墨化度和比表面积之间存在折衷，因此在实践中不容易获得具有高石墨化度和大比表面积的载体。由于载体仅需要承受约0至约1V的电压差，优选地，可以使用具有高比表面积的载体而不用考虑石墨化度。根据本发明的载体512的比表面积为约100m2/g至3,000m2/g，约500m2/g至3,000m2/g，或特别是约800m2/g至3,000m2/g。因此，载体512可以负载大量的催化金属组分。
另外，载体512可以具有约10nm至10μm的平均粒径。可以使用可商购的激光衍射散射粒度分布分析仪，例如微径粒度分布测量装置来测量平均粒径。另外，可以由从电子显微镜照片中随机提取的200个颗粒算出平均粒径。
根据本发明的催化复合物500包括涂层520，所述涂层520包括透氧材料并且形成在催化颗粒510的至少一部分表面上。
图4示出当不存在涂层520时交叉通过示例性电解质膜300的氧气流。图5示出根据本发明示例性实施方案的当形成涂层520时交叉通过示例性电解质膜300的氧气流。
如图4所示，在不存在涂层520时，交叉通过电解质膜的氧气可能无法到达催化金属组分511，并且可能移动到电极。当存在涂层520时，如图5所示，由于催化金属组分511周围的气体渗透率大于离子传输层400周围的气体渗透率，会诱导氧气的流动，因此氧气可以容易地到达催化金属组分511。
如上所述，涂层520可以包含透氧材料。另外，涂层520可以形成在催化颗粒510的至少一部分表面上，或者特别地，形成在催化金属组分511的至少一部分表面上。
对材料没有特别限制，但是其透氧率可以大于包括在离子传输层400中的离聚物的透氧率。例如，在约30℃至150℃的温度范围内和在约20％至100％的相对湿度范围内的任何点处测量时，该材料可以具有3.0×10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大的，或约5.0x10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大的，或约5.0x10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大的透氧率。材料的透氧率可以优选为约3.0×0-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大，以使交叉移动的氧气可以容易地到达如上所述的催化金属组分511，从而被分解。
透氧率可以根据JISK7126-2和ISO15105-2进行测量，并且可以根据以下式1具体计算。
[式1]
P＝(X×k×T/(A×D×p))
其中P是透氧率[cc·cm/(cm2·sec·cmHg)]，X是渗透量[cc]，k是校正因子，T是膜的厚度[cm]，A是渗透面积[cm2]，D是管通过时间[秒]，并且p是氧分压[cmHg]。
所述材料可以是离子传导的，并且可以与构成离子传输层400的离聚物相容。在此，术语“相容”是指当两种物质混合时，由于它们之间的化学性质相同或相似而在分子水平上均质化，因此既不发生相分离也不形成界面。
因此，优选地，该材料满足上述透氧率并且具有与离聚物相同或相似的化学性质。例如，该材料可以适当地包括全氟化磺酸聚合物。
电解质膜300可以适当地以约0.01mg/cm2至0.90mg/cm2或约0.05mg/cm2至0.40mg/cm2的量包括催化复合物500。当催化复合物500的含量过低时，电解质膜的化学耐久性增加的效果可能不明显。另一方面，当含量过高时，成本会大大增加，并且可能难以确保电解质膜中的电绝缘。
图6至图8分别示出根据本发明的电解质膜300的修改的结构。
电解质膜300可以包括增强层600和形成在增强层600的至少一个表面上的离子传输层400。
所述增强层600是用于提高电解质膜300的机械强度(刚性)的组分。增强层600可以适当地包括选自聚四氟乙烯(PTFE)、膨胀聚四氟乙烯(e-PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPO)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVdF)和聚氯乙烯(PVC)的一种或更多种，并且可以是具有大量孔的多孔膜。
增强层600可以是多孔的，并且可以用如上所述的离聚物浸渍。
如图6所示，电解质膜300可以包括位于浸渍有离聚物的增强层600的一个表面上的离子传输层400和位于增强层600的另一表面上的离聚物层700，所述离子传输层400包含催化复合物500，所述离聚物层700仅包含离聚物。
如图7所示，电解质膜300可以包括位于浸渍有离聚物的增强层600的两个表面上的离子传输层400和400′，所述离子传输层400和400′包含催化复合物500。
如图8所示，电解质膜300可以包括位于浸渍有离聚物的增强层600的一个表面上的离子传输层400以及位于增强层600的另一表面上的另一个离聚物层700'，所述离子传输层400包括离聚物层700和催化复合物500。
图6至图8仅示例性地示出根据本发明示例性实施方案的电解质膜300的各种实施方案，但这并不限制电解质膜300的范围。即，除了图6至图8所示的结构以外的任何结构均落入根据本发明示例性实施方案的电解质膜300的范围内，只要在增强层600的至少一个表面上形成包括催化复合物500的离子传输层400即可。
在一方面，一种制造电解质膜300的方法可以包括如下步骤：制备包括催化颗粒510和透氧材料的催化复合物500，所述催化颗粒510包括具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分，使得包含透氧材料的涂层形成在催化颗粒的至少一部分表面上；制备分散体混合物，所述分散体混合物包含催化复合物500和离聚物，并施加分散体以形成离子传输层400。
上面已经描述了催化颗粒510、透氧材料、催化复合物500等的各个组分的细节，下文将会省略。
通过在约80℃至200℃的温度下干燥通过混合催化颗粒与上述材料而获得的混合物来制备催化复合物500。在这种情况下，可以通过将催化颗粒和上述材料添加到溶剂中接着搅拌从而制备所述混合物。当混合物的干燥温度低于约80℃时，溶剂不能充分蒸发，因此难以粉末化催化复合物500，并且当温度高于约200℃时，材料会被热解。
施加分散体混合物的方法没有特别限制。例如，可以通过丝网印刷、喷涂、使用刮刀的涂布、凹版涂布、浸涂、丝网漏印、涂漆、利用狭缝式模头的涂布等来施加分散体混合物。
如上所述，电解质膜300可以包括增强层600。
图6所示的电解质膜300可以通过示例性的方法来制造，该方法包括将离聚物溶液施加到基底上，将多孔增强层600供给至离聚物溶液以用所述离聚物浸渍增强层600从而形成离聚物层700，将分散体混合物施加到增强层600的背对离聚物层700的一个表面上以形成离子传输层400，并进行干燥和热处理。然而，制造方法不限于此，并且可以通过适当地修改具体手段(诸如每个步骤的顺序和应用)来进行。另外，可以通过诸如浸渍和转印以及施加的其他方法来制造电解质膜300。这也适用于之后描述的其他制造方法的情况。
形成离子传输层400之后的干燥可以在约100℃以下的温度下进行约30分钟以上。当干燥温度大于约100℃时，离聚物会被热解。另一方面，当干燥时间小于约30分钟时，干燥可能不足。
热处理可以在约110℃以上的温度下进行约20分钟以下。当热处理时间过长时，离聚物会被热解。
图7所示的电解质膜300可以通过以下方法来制造，该方法包括：将多孔增强层600供给到分散体混合物中以用离聚物浸渍增强层600从而形成一个离子传输层400'，将分散体施加至增强层600的背对离子传输层400'的一个表面上以形成另一个离子传输层400，并进行干燥和热处理。
图8所示的电解质膜300可以通过以下方法来制造，所述方法包括：将多孔性增强层600供给到离聚物溶液中以用离聚物浸渍增强层600从而形成一个离聚物层700'，将离聚物施加至增强层600的背对离聚物层700’的一个表面上以形成另一个离聚物层700，将分散体混合物施加至离聚物层700以形成离子传输层400，并进行干燥和热处理。
该方法可以包括将如上所述的包含第一金属和第二金属的催化颗粒添加到离聚物溶液中，并将其分散在离聚物溶液中，将所得产物施加到浸渍有离聚物的增强层上，并进行干燥和热处理。然而，制造方法不限于此，并且可以适当地修改具体手段(诸如各个步骤的顺序或其应用)。另外，可以通过诸如浸渍和转移以及施加的其他方法来制造电解质膜300。这也适用于之后描述的其他制造方法。
上面已经描述了根据本发明的电解质膜300及其制造方法。本发明的关键特征是将包含具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分511的催化颗粒510注入至电解质膜300中，并且可以在催化颗粒510的表面上形成包含透氧材料的涂层520，使得交叉通过电解质膜300的氧气可以容易地到达催化金属组分511。显而易见地，根据上述各种示例性实施方案设计或修改的其他实施方案可以容易地由本发明中得出，并且落入本发明的范围内，只要这些实施方案具有上述目的和效果即可。
从前述内容显而易见的是，由于交叉通过电解质膜的氢气和氧气可以更容易地到达电解质膜中包含的催化金属组分，根据本发明的电解质膜可以显示出改善的化学耐久性。
由于没有向电解质膜中添加额外的添加剂，所以根据本发明的各个示例性实施方案的电解质膜可以显示出大大提高的化学耐久性，而不会降低电解质膜的性能。
本发明的效果不限于上述效果。应当理解，本发明的效果包括可以从本发明的前述描述中推断出的所有效果。
已经参考优选实施方案详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解可以在这些实施方案中做出改变而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (20)

1.一种用于燃料电池的电解质膜，包括：
离子传输层，所述离子传输层包括(i)具有质子传导性的离聚物以及(ii)分散在所述离子传输层中的催化复合物，
其中，所述催化复合物包括：
催化颗粒，所述催化颗粒包含具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分；以及
涂层，所述涂层形成在所述催化颗粒的至少一部分表面上并且包含透氧材料。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述离聚物包括全氟化磺酸离聚物。
3.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述催化颗粒包括没有载体的催化金属组分。
4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述催化颗粒包括负载在载体上的催化金属组分。
5.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述催化金属组分包括选自铂、金、钯、银、锇、铱和钌的一种或多种，并且
所述催化金属组分负载在载体上，所述载体包含选自如下的一种或多种：碳；二氧化硅；沸石；选自第4B、5B、6B、7B和8B族的过渡金属；以及所述过渡金属的氧化物或碳化物。
6.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述涂层形成在催化颗粒表面的催化金属组分的至少一部分表面上。
7.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述透氧材料能传导离子。
8.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述透氧材料与离聚物相容。
9.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述透氧材料具有比离聚物的透氧率更大的透氧率。
10.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述透氧材料包括全氟化磺酸离聚物，所述全氟化磺酸离聚物在30℃至150℃的温度范围和20％至100％的相对湿度范围内的任何一点测量时的透氧率为3.0x10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大。
11.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述电解质膜包括0.01mg/cm2至0.90mg/cm2的量的催化复合物。
12.根据权利要求1所述的用于燃料电池的电解质膜，其中，所述电解质膜进一步包括增强层，
其中，离子传输层形成在所述增强层的至少一个表面上。
13.一种制造用于燃料电池的电解质膜的方法，所述方法包括：
制备包含催化颗粒和透氧材料的催化复合物，所述催化颗粒包括具有分解过氧化氢的活性的催化金属组分，使得在所述催化颗粒的至少一部分表面上形成包含透氧材料的涂层；
制备分散体混合物，所述分散体混合物包含催化复合物和离聚物；以及
施加所述分散体混合物以形成离子传输层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，制备催化复合物包括在80℃至200℃的温度下干燥包含催化颗粒和透氧材料的混合物。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述催化颗粒包括不具有载体的催化金属组分，或者包括负载在载体上的催化金属组分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述催化金属组分包括选自铂、金、钯、银、锇、铱和钌的一种或多种，并且
所述载体包括选自如下的一种或多种：碳；二氧化硅；沸石；选自第4B、5B、6B、7B和8B族的过渡金属；以及所述过渡金属的氧化物或碳化物。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述透氧材料能传导离子，与离聚物相容并且具有比离聚物的透氧率更大的透氧率。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述材料包括全氟化磺酸离聚物，所述全氟化磺酸离聚物在30℃至150℃的温度范围和20％至100％的相对湿度范围内的任何一点测量时的透氧率为3.0x10-9cc·cm/(cm2·sec·cmHg)或更大。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述离聚物包括全氟化磺酸离聚物。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，通过将分散体混合物施加在增强层的至少一个表面上来形成离子传输层。
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