[发明专利]酸掺杂膜的键合方法

说明书

提供了一种将两个或更多个酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起的方法。所述方面包括如下步骤：在第一基板上放置第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第一薄膜/基板组件，在第二基板上放置第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第二薄膜/基板组件；将第一和第二薄膜/基板组件加热到足以软化第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的温度；将第二薄膜/基底组件放置在第一薄膜/基底组件的上方，以使第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜接触，并使得第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链相互作用；和再水解第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜，从而使第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链彼此重整并相互连接，从而将第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月28日提交的美国临时专利申请号62/636,384的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

背景技术

热能或化学能到电能的转换，反之亦然，可以通过多种方式实现。例如，已知的电化学电池或依赖于化学反应的，其中，被氧化的反应物的离子和电子通过不同的路径被转移到被还原的反应物中。具体而言，电子通过做功的外部负载经由导线进行电传输，而离子则通过电解质隔板导电。

然而，电池型电化学电池只能产生有限量的能量，因为电池外壳的范围限制了其中可能包含的可用反应物的数量。尽管可以将这种电化学电池设计为通过在电极上施加反极性电流/电压来进行充电，但是这种充电需要单独的电源。此外，通常，在充电过程中，电化学电池无法使用。

为了克服与电池型电化学电池有关的问题，已经开发了燃料电池。在传统的燃料电池中，化学反应物被持续地供应到电化学电池中并从电池中移除。与电池的方式类似，燃料电池通过膜电极组件(MEA)内的选择性电解质传导电离物质内的选择性电解质进行传导而工作，该膜电极组件通常会阻止电子和非离子化物质的通过。

最常见的燃料电池类型是氢-氧燃料电池，输送氢气到其中一个电极，输送氧气到另一个电极。电解质隔离膜两侧的多孔电极用于通过外部电路将化学反应中涉及的电子耦合到外部负载。在氢气和氧气的化学反应电势下，氢离子穿过电解质分离器传导至电池的氧气侧。在氧气侧，电子和氢离子重组成氢并完成与氧的反应，从而产生水，从系统中排出。氢和氧产生连续电流被连续地供给至电池。

机械热机也已被设计出来并用于产生电能。这种的机械热机以热力学循环运行，其中，使用活塞或涡轮压缩工作流体产生轴功。压缩过程在低温下进行，压缩后，工作流体会升高到更高的温度。在高温下，允许工作流体抵抗如活塞或涡轮机的负载膨胀，从而产生轴功。所有使用工作流体的发动机运转的关键是，与高温下膨胀产生的功相比，低温下压缩工作流体所需的功更少。对于所有采用工作流体的热力学发动机来说都是如此。

例如，蒸汽发动机以朗肯(Rankine)热力学循环运行，其中水被抽至高压，然后被加热为蒸汽并通过活塞或涡轮膨胀以产生功。内燃机以奥托(Otto)循环运行，其中低温环境空气被活塞压缩，然后通过气缸内的燃料燃烧被加热到非常高的温度。随着循环的继续，加热的空气在活塞上的膨胀所产生的功比在较低温度压缩过程中消耗的功要多。

开发出的斯特林(Stirling)发动机以斯特林循环运行，试图提供一种效率高并且在选择热源方面具有更大通用性的发动机。理想的斯特林热力学循环的效率与理想的卡诺(Carnot)循环的效率相当，卡诺循环定义了在高温下输入热量并在低温下排热的发动机的理论最大效率。然而，与所有机械发动机一样，斯特林发动机也具有与其机械运动部件相关的可靠性问题和效率损失。