[发明专利]双层复合质子交换膜及膜电极组

权利要求书

1.一种双层复合质子交换膜，其特征在于，包括：

一第一复合结构，包括：

0.001wt%～10wt%具二维结构的石墨烯衍生物；以及

99.999wt%～90wt%有机材料，包括具磺酸根或磷酸根的高分子材料；以及

一第二复合结构，与该第一复合结构层合，所述第二复合结构包括：

0.5wt%～30wt%无机材料，其表面积为50m²/g～3000m²/g；以及

99.5wt%～70wt%有机材料，包括具磺酸根或磷酸根的高分子材料。

2.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第一复合结构内的所述石墨烯衍生物是由氧化石墨烯、硫化石墨烯、氢氧化石墨烯、碳酸化石墨烯、氮化石墨烯与磺酸化石墨烯组成的族群中选择的一种材料。

3.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第一复合结构中的该具磺酸根或磷酸根的高分子材料包括磺酸化聚氟共聚高分子或磺酸化碳氢型高分子。

4.根据权利要求3所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，所述磺酸化碳氢型高分子包括磺酸化聚醚醚酮、磺酸化聚亚酰胺、磺酸化聚氧化二甲苯、磺酸化聚芳醚砜或磺酸化聚(4-苯氧基1,4苯基芐基酯)。

5.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第一复合结构内的所述石墨烯衍生物是氧化石墨烯时，其添加量为0.001wt%～5wt%。

6.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第一复合结构内的所述石墨烯衍生物是硫化石墨烯时，其添加量为0.001wt%～5wt%。

7.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第二复合结构内的该无机材料包括碳材。

8.根据权利要求7所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该碳材包括活性碳、中孔洞碳材、碳纳米壳层、碳纳米角、碳纳米片、无定型碳或结晶碳。

9.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第二复合结构内的该有机材料包括全氟磺酸树脂、磺酸化聚醚醚酮、磺酸化聚亚酰胺、磺酸化聚氧化二甲苯、磺酸化聚芳醚砜或磺酸化聚(4-苯氧基1,4苯基芐基酯)。

10.根据权利要求1所述的双层复合质子交换膜，其特征在于，该第二复合结构内的该有机材料包括掺杂磷酸的聚苯咪唑高分子。

11.一种具有根据权利要求1～10中任一项所述的双层复合质子交换膜的膜电极组，包括：一阳极、所述双层复合质子交换膜、以及一阴极，其特征在于，该双层复合质子交换膜包括：

一第一复合结构，所述第一复合结构包括：

0.001wt%～10wt%具二维结构的石墨烯衍生物；以及

99.999wt%～90wt%有机材料，包括具磺酸根或磷酸根的高分子材料；以及

一第二复合结构，与该第一复合结构层合，所述第二复合结构包括：

0.5wt%～30wt%无机材料，其表面积为50m²/g～3000m²/g；以及

99.5wt%～70wt%有机材料，包括具磺酸根或磷酸根的高分子材料。