CN1810882A - 聚合物电解质膜和使用它的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了聚合物电解质膜和包含它的燃料电池。所述聚合物电解质膜包括用至少一种酸掺杂的聚苯并噁唑聚合物。该聚合物电解质膜是通过用酸浸渍聚苯并噁唑而制备的，并且比常规聚苯并噁唑聚合物电解质膜具有在高温下更优异的离子电导率和更优异的机械性能。此外，该聚合物电解质膜和常规聚合物电解质膜具有相当的热稳定性。

Description

聚合物电解质膜和使用它的燃料电池
技术领域
本发明涉及聚合物电解质膜和使用它的燃料电池，更具体地，本发明涉及以下聚合物电解质膜和使用它的燃料电池，该聚合物电解质膜具有高温下优异的离子电导率，优异的机械特性，以及和常规聚苯并噁唑(polybenzoxazole)聚合物电解质膜相当的热稳定性。
背景技术
燃料电池是一种发电体系，该体系中烃原料(例如甲醇、乙醇或天然气)中包含的氢和氧之间的化学反应所产生的化学能直接转化为电能。
燃料电池分类为磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池，等等。尽管这些燃料电池基于相同的原理工作，但在各燃料电池中使用的燃料、操作温度、催化剂、电解质等发生变化。
在上述燃料电池中，PEMFC比其它燃料电池具有优异的发电特性，并可以在低温下操作，在短时间内开始工作及响应迅速。PEMFC可以用作，例如汽车的便携式能源、家庭和公共场所的配给电源，或电气设备的小型电源。
PEMFC通常包括由具有氟化亚烷基主链和磺酸封端的氟化乙烯基醚侧链的磺化全氟聚合物(例如，得自Dupont Inc.的Nafion)构成的聚合物电解质膜。该聚合物电解质膜通过用适量的水浸渍而具有优异的离子电导率。
在包含这种聚合物电解质膜的PEMFC中，在阳极产生的质子向阴极移动，此时，由于渗透曳力(osmotic drag)，水伴随着质子移动，使得聚合物电解质膜的阳极侧被干燥，从而急剧降低了聚合物电解质膜的质子电导率，更严重地，PEMFC会无法工作。此外，当PEMFC的操作温度为约80℃或更高时，聚合物电解质膜因水的汽化进一步被干燥，从而聚合物电解质膜的质子电导率急剧下降。
由于聚合物电解质膜被干燥，常规PEMFC在100℃或100℃以下(例如约80℃)下工作。然而，该约100℃或100℃以下的低操作温度产生一些问题。更确切地说，例如，作为PEMFC燃料的富氢气体是通过改变天然气或有机燃料如甲醇而获得的。该富氢气体含有副产物二氧化碳和一氧化碳。一氧化碳使阳极中包含的催化剂中毒。中毒的催化剂的电化学活性急剧下降，从而降低了PEMFC的工作效率和寿命。特别是，当操作温度下降时发生更多的中毒。
然而，当PEMFC在约150℃或更高温度下工作时，可以防止因一氧化碳发生的催化剂中毒，催化剂的活性增加，PEMFC的水处理(watermanagement)更容易控制。因此，燃料重整装置的体积可以减少，冷却设备可以被简化，从而可以使整个PEMFC发电体系最小化。但是，当使用常规电解质膜时，即聚合物电解质，例如具有氟化亚烷基主链和磺酸封端的氟化乙烯基醚侧链的磺化全氟聚合物(例如，得自Dupont Inc.的Nafion)，其性能因高温下水的汽化而显著下降，从而PEMFC几乎不可能工作。由于这些问题，可在高温下工作的PEMFC受到了大量的关注。
已经开发了许多制备可在高温下工作的PEMFC的方法。
例如，在美国专利No.5,525,436中披露了聚苯并咪唑(PBI)的用途。该方法普遍被使用并具有许多优点：在约200℃下工作，从而因一氧化碳中毒的催化剂非常少，优异的氧化稳定性以及优异的热稳定性。
但是，PBI在机械强度、离子电导率等方面必须得到改进。也就是说，由于将被掺杂的磷酸量(掺杂水平)直接和聚合物电解质膜的离子电导率相关，因此用担当离子导电材料的磷酸适当掺杂PBI聚合物。然而，当掺杂于PBI中的磷酸的掺杂水平超过800％时，PBI电解质膜无法保持它的形状，从而PEMFC的制备复杂且离子电导率受到限制。
为了克服因PBI引起的对PEMFC的限制，建议使用聚苯并噁唑。然而，由于使用常规方法用磷酸浸渍很困难，需要改进聚苯并噁唑的浸渍过程。
发明内容
本发明提供了聚苯并噁唑聚合物电解质膜，其具有高温下优异的离子电导率，优异的机械特性，以及优异的热稳定性。
本发明还提供了制备该聚合物电解质膜的方法。
本发明还提供了包含该聚合物电解质膜的高效率燃料电池。
根据本发明的一个方面，提供了包括由式1a或式1b代表并用至少一种酸掺杂的化合物的聚合物电解质膜。
[式1a]
[式1b]
Figure A20061000618500072
其中R1和R2各自独立地为氢原子、C1-40烷基、C6-20芳基、C1-10烷氧基、C7-40烷芳基、C7-40芳烷基、C2-20链烯基、C8-40芳基链烯基、C2-10炔基、羟基、硝基或氨基；n是介于10和100,000之间的整数。
根据本发明的另一个方面，提供了制备聚合物电解质膜的方法，该方法包括：在沸点为100℃或100℃以下的高挥发性液体和沸点高于100℃的低挥发性液体的液体混合物中溶解由式1a或式1b代表的聚合物化合物；在载体上涂覆该聚合物液体混合物；从涂覆产物中除去高挥发性液体，形成聚合物膜；以及将该聚合物膜浸入酸中。
根据本发明的又一个方面，提供了燃料电池，包括：包含催化剂层和扩散层的阴极；包含催化剂层和扩散层的阳极；以及插入阴极和阳极之间的聚合物电解质膜，其中该聚合物电解质膜是本发明的聚合物电解质膜。
附图说明
参照附图详细描述本发明的示范性实施方案，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1是实施例1-4的聚合物电解质膜中浸渍的磷酸量相对于甲磺酸的初始量的曲线图；
图2示出了在实施例1和比较例1的聚合物电解质膜上进行TGA的结果；
图3是实施例1、3、5和6及比较例2的聚合物电解质膜的离子电导率与温度的曲线图；
图4是实施例1、3、5和6及比较例2的聚合物电解质膜的离子电导率与时间的曲线图；以及
图5示出在实施例1和比较例2的聚合物电解质膜上进行的机械强度测试的结果。
具体实施方式
下文中，将详细描述本发明。
本发明实施方案的聚合物电解质膜包括由式1a或式1b表示的并且至少用酸掺杂的聚合物，掺杂水平为600-6000％。
[式1a]
[式1b]
Figure A20061000618500082
其中R1和R2各自独立地为氢原子、C1-40烷基、C6-20芳基、C1-10烷氧基、C7-40烷芳基、C7-40芳烷基、C2-20链烯基、C8-40芳基链烯基、C2-10炔基、羟基、硝基或氨基；n是介于10和100,000之间的整数。
使用由式1a或式1b表示的聚合物制备的聚合物电解质膜具有优异的机械强度，因为苯在其对位结合苯并噁唑。
特别是，当取代基为烷基或烷氧基时，聚合物在溶剂中的溶解度增加而聚合物的粘度下降，从而导致易于制备。当取代基为羟基或胺基时，聚合物可以容易地与磷酸结合形成复合物，并且保留磷酸的能力增加。
掺杂水平指聚合物电解质膜的聚合物中包含的酸量。掺杂水平(％)是通过将聚合物电解质膜的聚合物中包含的酸分子数除以重复单元数而得到的。例如，当聚合物具有100个重复单元和200个酸分子时，掺杂水平为200％。
掺杂水平和聚合物电解质膜的离子电导率密切相关。即，当掺杂水平增加时，担当离子导电材料的酸的量增加，从而聚合物电解质膜的离子电导率增加。因此，有许多增加掺杂水平的尝试以便增加离子电导率。
如果聚合物电解质膜的聚合物的重复单元具有许多酸可以结合的位点，则可以容易地提高掺杂水平。本发明实施方案的聚(苯并噁唑)有至少四个酸可以结合的位点。此外，可以通过选择合适的取代基来增加酸可以结合的位点的数量。因此，保留磷酸的能力和离子电导率增加。
聚合物电解质膜的掺杂水平可以为600-6000％。当掺杂水平小于600％时，不能获得充分的离子电导率。当掺杂水平大于6000％时，聚合物的机械强度下降，从而聚合物电解质膜容易变形。
所述酸可以为硫酸、硫酸衍生物、磷酸、磷酸衍生物，或它们的混合物，但不限于这些。即，在本发明实施方案中可以使用任何具有离子导电性的酸。优选该酸是磷酸或磷酸衍生物。
此外，聚合物电解质膜还可以包括甲磺酸。甲磺酸的使用可增加聚合物电解质膜的离子电导率，因为甲磺酸具有强酸性。基于100重量份聚合物电解质膜，甲磺酸的量可以为0.001-10重量份，优选0.005-1重量份，更优选0.01-0.3重量份。
当基于100重量份聚合物电解质膜，甲磺酸的量小于0.001重量份时，离子电导率不能提高。当基于100重量份聚合物电解质膜，甲磺酸的量大于10重量份时，聚合物电解质膜的物理性质劣化。
现在详细地描述制备聚合物电解质膜的方法。
首先，混合高挥发性液体和低挥发性液体，得到能够溶解式1a表示的聚苯并噁唑和式1b表示的聚苯并噁唑中的至少一种的液体混合物。此时，高挥发性液体和低挥发性液体中的至少一种可以溶解所述聚苯并噁唑。当高挥发性液体和低挥发性液体中仅有一种可以溶解聚苯并噁唑并且可溶解聚苯并噁唑的液体量小于预定的临界量时，聚苯并噁唑不溶于该液体混合物。因此，此时能够溶解聚苯并噁唑的液体量必须为临界量或多于临界量。
高挥发性液体的沸点为100℃或更低，且挥发性比低挥发性液体相对较高。高挥发性液体可以为三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃或它们的混合物，但不限于这些。优选该高挥发性液体为三氟乙酸。
低挥发性液体的沸点为100℃或更高，且挥发性比高挥发性液体相对较低。低挥发性液体可以为二甲基甲酰胺(DMF)、n-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、甲磺酸(MSA)或它们的混合物，但不限于这些，优选该低挥发性液体为MSA。
高挥发性液体能够溶解聚苯并噁唑而低挥发性液体不能溶解聚苯并噁唑；或者低挥发性液体能够溶解聚苯并噁唑而高挥发性液体不能溶解聚苯并噁唑都是可行的。
当高挥发性液体能够溶解聚苯并噁唑而低挥发性液体不能溶解聚苯并噁唑时，在干燥过程中发生相分离，从而在膜中形成孔。另一方面，当低挥发性液体能溶解聚苯并噁唑而高挥发性液体不能溶解聚苯并噁唑时，在干燥过程中不发生相分离，从而可以获得均匀的膜。但是，当仅用低挥发性液体溶解聚苯并噁唑时，粘度太高，从而处理困难。
因此，优选的组合是可溶解聚苯并噁唑的低挥发性液体和不能溶解聚苯并噁唑的高挥发性液体的混合物。此外，如上所述，即使液体混合物含有能溶解聚苯并噁唑的液体，如果该液体量小于临界量则聚苯并噁唑不能溶于该液体混合物中。因此，低挥发性液体的量必须是临界量或更高。考虑到临界量，低挥发性液体和高挥发性液体的重量比可以为1∶9至3∶7。当低挥发性液体相对于高挥发性液体的量超出该范围且太小时，聚苯并噁唑不能溶于该液体混合物中。当低挥发性液体相对于高挥发性液体的量超出该范围且太大时，低挥发性液体残留在聚合物电解质膜中，从而聚合物电解质膜的物理性质劣化。
此外，聚苯并噁唑聚合物和低挥发性液体的重量比可以为1∶5至1∶60。当聚苯并噁唑聚合物相对于低挥发性液体的量超出该范围且太大时，浸渍酸的量太多，聚合物电解质膜的机械强度下降。当聚苯并噁唑聚合物的量超出该范围且太小时，浸渍酸的量太少，离子电导率下降。
高挥发性液体可以和低挥发性液体在任何温度并使用任何方法混合，在所述方法中液体被均匀混合。
然后，将聚苯并噁唑溶解在液体混合物中，从而形成聚合物液体混合物。此时，聚苯并噁唑均匀地分散在液体混合物中。
将均匀分散有聚苯并噁唑的聚合物液体混合物涂覆在载体上，从而形成均匀的膜。可以使用本领域公知的任何方法进行涂覆。涂覆方法的实例包括刮涂、直接辊涂(direct roll coating)、逆向辊涂(reverse roll coating)、凹版辊涂(gravure roll coating)、间隙涂覆(gap coating)、喷涂、缝隙模涂(slot diecoating)，等等。
将被涂覆的载体可以为聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚砜、聚氯乙烯、乙烯-乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯等的聚合物膜，但不限于这些。优选将被涂覆的载体是聚酯膜。载体的厚度可以为5-500μm。当载体的厚度小于5μm时，难以处理载体。当载体的厚度大于500μm时，在制备过程中张力增加，从而可加工性下降。此外，为了易于将聚合物电解质膜从载体上分离，在涂覆聚合物液体混合物之前，可以在载体上涂覆厚度小的脱模剂。
使用各种方法(优选干燥)除去分散在膜中的聚合物溶液中的高挥发性液体。当通过干燥除去高挥发性液体时，可以通过调节空气压力来控制干燥速率。
可以通过在室温下干燥除去高挥发性液体。优选干燥温度为50℃-90℃。当干燥温度小于50℃时，完全除去高挥发性液体要用去很长时间且干燥不充分。当干燥温度大于90℃时，低挥发性液体也会汽化，从而在聚合物电解质膜中形成孔。此外，即使在该温度范围，干燥温度应略微低于高挥发性液体的沸点。
可以干燥聚合物液体混合物1-3小时。当干燥时间短于1小时时，干燥不充分，从而物理性质不好。当干燥时间长于3小时时，制造成本增加。
当除去高挥发性液体时，获得了含有低挥发性液体的聚合物膜。然后通过将聚合物膜浸入酸中而用酸浸渍聚合物膜。
所述酸可以是硫酸、硫酸衍生物、磷酸、磷酸衍生物，或它们的混合物，但不限于这些。即，在本发明实施方案中可以使用任何具有离子导电性的酸。优选该酸是磷酸或磷酸衍生物。
在浸入酸中之前，可以将聚合物膜浸入低粘度的液体中。当干燥的聚合物膜直接浸入含酸浴中时，含酸的浸泡浴会被低挥发性液体污染，这是工业应用中不希望的。因此，在将聚合物膜浸入含酸的浸泡浴中之前，用低粘度液体置换低挥发性液体，并在低粘度液体浴中除去低挥发性液体，然后在含酸的浸泡浴中用酸置换。
低粘度液体可以为醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇等，或者为水，但不限于这些。优选该低粘度液体为甲醇或水。
可以制造包含所述聚合物电解质膜的燃料电池。下面详细描述该燃料电池。
所述燃料电池包括：包含催化剂层和扩散层的阴极；包含催化剂层和扩散层的阳极；以及插入阴极和阳极之间的聚合物电解质膜。可以使用本领域通常已知的方法制造该燃料电池。此时，本发明实施方案的聚合物电解质膜用作该聚合物电解质膜。
现参考以下实施例详细地描述本发明的结构和效果。提供这些实施例是用于说明的目的，而不应该看作对本发明范围的限制。
实施例1
在20g重量比为1∶9的甲磺酸和三氟乙酸的液体混合物中溶解0.1g聚苯并噁唑，由此形成聚合物溶液。
将聚合物溶液流延在PET膜上并在60℃下干燥1小时，除去三氟乙酸。将干燥的膜浸入水中4小时。然后使用一片织物小心拭擦聚合物膜的表面，测量该小心拭擦的聚合物膜的重量，得到水和聚苯并噁唑的比值。将聚合物膜浸入磷酸中12小时，形成聚合物电解质膜。然后，从磷酸中取出聚合物电解质膜，测量该聚合物电解质膜的重量，得到磷酸和聚苯并噁唑的比值。使用这一结果测量掺杂水平，所述掺杂水平示于表1中。
实施例2
以和实施例1相同的方式制备聚合物电解质膜，不同之处在于甲磺酸和三氟乙酸的重量比为2∶8。然后，以和实施例1相同的方式测量掺杂水平，结果示于表1中。
实施例3
以和实施例1相同的方式制备聚合物电解质膜，不同之处在于甲磺酸和三氟乙酸的重量比为3∶7。然后，以和实施例1相同的方式测量掺杂水平，结果示于表1中。
实施例4
以和实施例1相同的方式制备聚合物电解质膜，不同之处在于甲磺酸和三氟乙酸的重量比为4∶6。然后，以和实施例1相同的方式测量掺杂水平，结果示于表1中。
表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  掺杂水平(％)   2010   3573   5989   8263
实施例1-3的聚合物电解质膜具有比实施例4的聚合物电解质膜更好的机械强度。
图1示出了磷酸/聚苯并噁唑的比值。参考图1，包含在聚合物电解质膜中的磷酸量随制备液体混合物时MSA的量而变化。
将实施例1的聚合物电解质膜浸入较大量的85％的新鲜磷酸中，然后置于150℃的烘箱中8小时。结果，观察到聚苯并噁唑膜不溶于85％的磷酸。
比较例1
将使用PBI溶液(得自Narazaki Sangyo Co.)制备的35μm厚的聚苯并咪唑(PBI)膜浸入85％的磷酸中12小时，然后再浸入较大量的85％的新鲜磷酸中，并置于150℃的烘箱中。两个半小时之后，PBI膜完全溶解在磷酸中。
使用热重分析(TGA)在温度以10℃/分钟升高时在空气环境下测量实施例1的聚合物膜和比较例1的PBI膜的热分解温度。结果示于图2。此外，在表2中示出了测得的热分解温度。
在实施例1的聚合物电解质膜和比较例1的PBI膜掺杂磷酸之后，使用TGA在温度以10℃/分钟升高时在空气环境下测量实施例1的聚合物电解质膜和比较例1的PBI膜的热分解温度。在表2中示出了测得的热分解温度。
表2
  (实施例1)聚苯并噁唑(℃)   (比较例1)聚苯并咪唑(℃)
  用磷酸掺杂前   663.7   552.8
  用磷酸掺杂后   625.6   623.5
参见表2，在用磷酸掺杂后，实施例1的聚合物膜的热分解温度下降，而用磷酸掺杂后，比较例1的PBI膜的热分解温度升高。但是，在用磷酸掺杂后实施例1的聚合物膜和PBI膜几乎在相同的温度下分解。
同样，证实根据实施例1用磷酸掺杂的聚合物电解质膜具有优异的热稳定性。
实施例5
以和实施例1相同的方式制备聚合物电解质膜，不同之处在于干燥时间为2小时。
实施例6
以和实施例1相同的方式制备聚合物电解质膜，不同之处在于干燥时间为3小时。
比较例2
在60℃将35μm厚的PBI电解质膜浸入85％的磷酸中30分钟，直到掺杂水平为750％。
使用阻抗分析仪测量实施例1、3、5和6及比较例2的聚合物电解质膜的离子电导率与温度的关系。结果示于图3中。
同样使用阻抗分析仪测量实施例1、3、5和6及比较例2的聚合物电解质膜的离子电导率与时间的关系。结果示于图4中。
参考图3和图4，与掺杂了磷酸的常规PBI电解质膜相比，相对于操作温度和时间，本发明实施方案的聚合物电解质膜表现出更好的离子电导率。但是，使用85％的磷酸导致水蒸发，结果，随着温度的升高，离子电导率下降，如图3所示。
实施例1和比较例2的聚合物电解质膜中包含的每单位质量的聚苯并噁唑浸渍的磷酸量分别为9.9g和2.4g。将各聚合物电解质膜切割为15.5×80×0.065mm的尺寸以形成样品，并且使用英斯特朗通用测试机(instron universal test machine)(UTM)在10mm/分钟的十字头(cross head)速率下测量它们的机械强度。
结果示于图5。
实施例1的模量为42Mpa，而比较例2的模量为2Mpa。即，实施例1的模量比比较例2的模量高出至少20倍。也就是说，当施加小的能量时由PBI构成的聚合物电解质膜容易伸展，这样当装配电池时尺寸稳定性下降，从而产生产品缺陷。
此外，参考图5，本发明实施方案的聚合物电解质膜的拉伸强度比PBI构成的聚合物电解质膜的高出至少两倍，因此，本发明实施方案的聚合物电解质膜不容易破裂，而且在装配电池时容易密封电池。
通过用至少一种酸浸渍式1a或1b表示的化合物而制备本发明的聚合物电解质膜。与常规PBI聚合物电解质膜相比，该聚合物电解质膜具有在高温下更优异的离子电导率和更优异的机械性能。另外，该聚合物电解质膜和常规PBI聚合物电解质膜具有相当的热稳定性。此外，由于可结合磷酸的位点的密度很高，可以有效防止磷酸泄漏到电极中，从而降低了超电势。
尽管参考其示范性实施方案已经具体显示并描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到，在不偏离如权利要求书所限定的本发明的实质和范围下，可以对其进行各种形式和细节的变化。

Claims (16)

1.聚合物电解质膜，其包含由式1a或式1b代表并用至少一种酸掺杂的化合物，
[式1a]
Figure A2006100061850002C1
[式1b]
Figure A2006100061850002C2
其中R1和R2各自独立地为氢原子、C1-40烷基、C6-20芳基、C1-10烷氧基、C7-40烷芳基、C7-40芳烷基、C2-20链烯基、C8-40芳基链烯基、C2-10炔基、羟基、硝基或氨基；n是介于10和100,000之间的整数。
2.权利要求1的聚合物电解质膜，其中酸包含至少一种选自硫酸、磷酸、硫酸衍生物和磷酸衍生物的化合物。
3.权利要求1的聚合物电解质膜，其中酸的掺杂水平为600-6000％。
4.权利要求1的聚合物电解质膜，其还包含0.001-10重量份的甲磺酸，基于100重量份聚合物电解质膜。
5.制备聚合物电解质膜的方法，该方法包括：
在沸点为100℃或100℃以下的高挥发性液体和沸点高于100℃的低挥发性液体的液体混合物中溶解由式1a或式1b代表的聚合物化合物；
在载体上涂覆该聚合物液体混合物；
从涂覆产物中除去高挥发性液体，形成聚合物膜；以及
将该聚合物膜浸入酸中，
[式1a]
[式1b]
其中R1和R2各自独立地为氢原子、C1-40烷基、C6-20芳基、C1-10烷氧基、C7-40烷芳基、C7-40芳烷基、C2-20链烯基、C8-40芳基链烯基、C2-10炔基、羟基、硝基或氨基；n是介于10和100,000之间的整数。
6.权利要求5的方法，其中高挥发性液体包含至少一种选自三氟乙酸、丙酮和四氢呋喃的化合物。
7.权利要求5的方法，其中低挥发性液体包含至少一种选自二甲基甲酰胺(DMF)、n-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)和甲磺酸(MSA)的化合物。
8.权利要求5的方法，其中低挥发性液体可以溶解所述聚合物化合物而高挥发性液体不能溶解该聚合物化合物。
9.权利要求8的方法，其中低挥发性液体和高挥发性液体的重量比为1∶9至3∶7。
10.权利要求5的方法，其中聚合物化合物和低挥发性液体的重量比为1∶5至1∶60。
11.权利要求5的方法，其中高挥发性液体是通过在50-90℃的温度下干燥除去的。
12.权利要求5的方法，其中高挥发性液体是通过干燥1小时至3小时而除去的。
13.权利要求5的方法，其中酸包含至少一种选自硫酸、磷酸、硫酸衍生物和磷酸衍生物的化合物。
14.权利要求5的方法，其还包括，在将聚合物膜浸入酸中之前，将该聚合物膜浸入水或醇中。
15.权利要求14的方法，其中醇为甲醇或乙醇。
16.燃料电池，其包括：包含催化剂层和扩散层的阴极；包含催化剂层和扩散层的阳极；以及插入阴极和阳极之间的聚合物电解质膜，其中该聚合物电解质膜是权利要求1-4中任一项所述的聚合物电解质膜。
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