[发明专利]提高质子传导率的质子交换膜及其加工工艺

权利要求书

1.提高质子传导率的质子交换膜，包括基层(1)，其特征在于：所述基层(1)包括交换膜本体(11)、第一石墨烯层(12)和第二石墨烯层(13)，所述基层(1)的两侧分别设置有阳极层(2)和阴极层(3)，所述阳极层(2)包括阳极膜(21)、阳极扩散层(22)和阳极催化层(23)，所述阳极催化层(23)与基层(1)相互接触，所述阳极膜(21)设置在阳极扩散层(22)远离阳极催化层(23)一侧的表面，所述阴极层(3)包括阴极催化层(31)、阴极扩散层(32)和阴极膜(33)，所述阴极催化层(31)与基层(1)相互接触，所述阴极膜(33)设置在阴极扩散层(32)外侧的表面，所述交换膜本体(11)由磺化聚醚醚酮溶液、磺化聚苯醚、聚苯胺滤液、杂多酸和二氧化钛类流体的组合物制成。

2.根据权利要求1所述的提高质子传导率的质子交换膜，其特征在于：所述第一石墨烯层(12)和第二石墨烯层(13)的厚度为1-10μm，所述交换膜本体(11)的厚度为80-120μm。

3.根据权利要求1所述的提高质子传导率的质子交换膜，其特征在于：所述基层(1)的厚度大于阳极层(2)与阴极层(3)厚度之和，且阳极层(2)与阴极层(3)的厚度相同。

4.根据权利要求1所述的提高质子传导率的质子交换膜，其特征在于：所述磺化聚醚醚酮溶液为磺化度60％～70％的磺化聚醚醚酮固体，且磺化聚苯醚的磺化度为50～75％。

5.提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)通过化学气相沉积在金属基体表面沉积石墨烯；

(2)将磺化聚醚醚酮固体溶于N-甲基吡络烷酮中，配成磺化聚醚醚酮质量百分数为10％的磺化聚醚醚酮溶液；

(3)将磺化聚醚醚酮溶液、磺化聚苯醚、聚苯胺滤液和二氧化钛类流体混合搅拌，得到铸膜溶液；

(4)将铸膜溶液置入槽内，干燥、冷却，使铸膜溶液中的极性溶剂蒸发以形成初级膜；

(5)将初级膜在杂多酸溶液或水中浸泡或煮沸以得到质子交换膜；

(6)在步骤(1)得到的具有石墨烯的金属基体叠放在质子交换膜的表面，并经过压辊，使具有石墨烯的金属基体转印到质子交换膜的表面，便制得该提高质子传导率的质子交换膜。

6.根据权利要求5所述的提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的化学气相沉积是将金属基体置于化学气相沉积炉中，通入碳源及载气，经沉积得到具有石墨烯的金属基体。

7.根据权利要求5所述的提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中制得的具有石墨烯的金属基体有2个，所述金属基体为铜箔，且金属基体在制备前进行清洗处理。

8.根据权利要求5所述的提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中磺化聚醚醚酮溶液、磺化聚苯醚、聚苯胺滤液、杂多酸和二氧化钛类流体的质量百分比为50∶20∶10∶20。

9.根据权利要求5所述的提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的杂多酸由硅钨酸和磷钨酸混合制成，且硅钨酸和磷钨酸在制备前进行预热处理。

10.根据权利要求5所述的提高质子传导率的质子交换膜的加工工艺，其特征在于：所述步骤(6)中的压辊的温度为10-60℃，压辊的速度为1-10m/min，且金属基体叠放在质子交换膜的上下两侧。