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       當(dāng)前質(zhì)子交換膜水電解（PEMWE）的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一是有限的質(zhì)子傳導(dǎo)率。如今，石墨烯被認(rèn)為是在整個(gè)獨(dú)特二維結(jié)構(gòu)中改善離子傳輸性能、同位素選擇性和質(zhì)子傳導(dǎo)性的最有希望的候選者之一。在本文中，我們報(bào)道了在PEMWE應(yīng)用中包含不同石墨烯負(fù)載量的石墨烯改性商業(yè)膜（Fumapem^®）。該膜通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）以及熱重和差熱分析（TGA-DSC）進(jìn)行表征。研究了復(fù)合膜的性能，包括吸水率和離子交換容量（IEC）。在平面四電極布置中，用于確定復(fù)合材料支鏈的質(zhì)子傳導(dǎo)性。發(fā)現(xiàn)與原始商業(yè)膜相比，復(fù)合膜表現(xiàn)出改善的行為，并且石墨烯負(fù)載可以改善質(zhì)子傳導(dǎo)性。在我們的條件下，對(duì)于石墨烯負(fù)載量為10 mg的復(fù)合Fumapem^®/石墨烯膜，計(jì)算得出的質(zhì)子傳導(dǎo)活化能（E_a）約為3.80 kJ/mol，低于原始聚合物質(zhì)子交換膜。
 
Figure 1. 與（a）石墨烯和（b）Fumapem^®膜相比，（c）G1、（d）G2和（e）G3復(fù)合膜的表面形態(tài)。
 

Figure 2. （a）石墨烯納米片、Fumapem^®和G1復(fù)合膜的ATR-FTIR光譜；（b）在800 cm^-1-1900 cm^-1范圍內(nèi)，F(xiàn)umapem^®、G1、G2和G3的ATR-FTIR光譜。
 

Figure 3. （a）Fumapem^®和石墨烯修飾的膜G1-G3的TGA熱分析圖；Fumapem^®和G1-G3膜的（b）DDSC和（c）DSC曲線。

 
Figure 4. Fumapem^®和G1-G3膜的（a）質(zhì)子傳導(dǎo)率和（b）Arrhenius圖。
 
       相關(guān)研究成果于2019年由羅馬尼亞國(guó)家氫與燃料電池中心Daniela Ion-Ebrasu課題組，發(fā)表在International journal of hydrogen energy（https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.148）上。原文：Graphene modified fluorinated cation-exchange membranes for proton exchange membrane water electrolysis。