[发明专利]具有高电导率稳定性的聚苯并咪唑‑高导电石墨烯层层复合高温质子交换膜及制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高电导率稳定性的聚苯并咪唑‑高导电石墨烯层层复合高温质子交换膜及其制备方法，所述的层层复合高温质子交换膜是以聚苯并咪唑为聚合物基底，在基底两侧均匀喷涂一层具有高度保护磷酸能力的石墨烯/聚苯并咪唑复合层，形成致密的层层复合膜。本发明提出的聚苯并咪唑‑高导电石墨烯层层复合高温质子交换膜，可以大幅减少聚苯并咪唑/磷酸类膜的磷酸流失问题，有效提高膜的电导率稳定性，该膜在不增湿条件下即具有较好的质子电导能力，并具有低透气性等优点，可用于高温质子交换膜燃料电池、直接醇类燃料电池、电化学传感器或其它电化学装置中作为质子交换膜使用。

主权项

一种具有高电导率稳定性的聚苯并咪唑‑高导电石墨烯层层复合高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将0.2~1 g聚苯并咪唑溶解于10~20 mL高沸点溶剂中，室温搅拌溶解后，倒入玻璃铸膜板中，80~120 ℃干燥24 h，150 ℃下干燥2 h，得到聚苯并咪唑聚合物基底，该膜的厚度为10~100 μm；（2）将高导电石墨烯/聚苯并咪唑的混合溶液，超声10~60 min，利用喷涂法，将聚苯并咪唑聚合物基底两侧均匀喷涂一层高导电石墨烯/聚苯并咪唑复合层，喷涂的厚度为1~5 μm；喷涂温度为50~120 ℃；喷涂的流速为0.1~2 mL/min，将复合膜置于60~100 ℃真空干燥箱中干燥；（3）将层层复合高温质子交换膜浸泡在50~85 wt%磷酸溶液中，80~120 ℃浸泡24~48 h，然后浆膜从溶液中取出，得到聚苯并咪唑‑高导电石墨烯层层复合高温质子交换膜。