[发明专利]一种改性石墨烯纤维无纺布及其在质子交换膜燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种改性石墨烯纤维无纺布，其特征在于，采用酚醛树脂作为石墨烯纤维无纺布的纤维间结点搭接上浆剂进行改性，获得改性石墨烯纤维无纺布。

2.如权利要求1所述的一种改性石墨烯纤维无纺布在质子交换膜燃料电池中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性石墨烯纤维无纺布通过热压机热压得到石墨烯纤维无纺布复材；

(2)对石墨烯纤维无纺布复材进行2800℃石墨化处理得到石墨烯纤维碳纸；

(3)在聚四氟乙烯乳液中浸渍石墨烯纤维无纺布复材，使石墨烯纤维表面附着聚四氟乙烯疏水层，再经过热处理烧结，去除表面活性剂，得到超疏水石墨烯纤维碳纸；

(4)超疏水石墨烯纤维碳纸作为膜电极的石墨烯纤维碳纸气体扩散层；

(5)石墨烯纤维碳纸气体扩散层作为质子交换膜燃料电池膜电极。

3.根据权利要求2所述的石墨烯纤维无纺布复材的制备方法，其特征在于，所述上浆处理采用酚醛树脂作为上浆剂的质量分数为10％-30％，浸渍温度和时间为50℃浸渍12h；所述热压机采用200℃1MPa热压5min得到石墨烯纤维无纺布复材。

4.根据权利要求2所述的石墨烯纤维碳纸的制备方法，其特征在于，对石墨烯纤维无纺布复材进行2800℃石墨化处理得到石墨烯纤维碳纸。

5.根据权利要求2所述的超疏水石墨烯纤维碳纸的制备方法，其特征在于，在聚四氟乙烯乳液中浸渍石墨烯纤维无纺布复材，使石墨烯纤维表面附着聚四氟乙烯疏水层，再经过热处理烧结，去除表面活性剂，得到超疏水石墨烯纤维碳纸。

6.根据权利要求2所述的石墨烯纤维碳纸气体扩散层的制备方法，其特征在于，将质量比1：1的导电炭黑、聚四氟乙烯乳液，分散剂为水和异丙醇，体积比为2-5:1，通过超声的方式分散得到浆液，再把浆液通过喷涂的方式均匀负载在超疏水石墨烯纤维碳纸表面来制备微孔层，厚度为10-40μm，再通过350℃烧结30分钟，得到用于质子交换膜燃料电池的石墨烯纤维碳纸气体扩散层。

7.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，将石墨烯纤维碳纸气体扩散层负载催化剂的CCM(catalyst coated membrane)进行热压复合得到质子交换膜燃料电池膜电极。