当前质子交换膜水电解（PEMWE）的主要技术挑战之一是有限的质子传导率。如今，石墨烯被认为是在整个独特二维结构中改善离子传输性能、同位素选择性和质子传导性的最有希望的候选者之一。在本文中，我们报道了在PEMWE应用中包含不同石墨烯负载量的石墨烯改性商业膜（Fumapem
®）。该膜通过扫描电子显微镜（SEM）以及热重和差热分析（TGA-DSC）进行表征。研究了复合膜的性能，包括吸水率和离子交换容量（IEC）。在平面四电极布置中，用于确定复合材料支链的质子传导性。发现与原始商业膜相比，复合膜表现出改善的行为，并且石墨烯负载可以改善质子传导性。在我们的条件下，对于石墨烯负载量为10 mg的复合Fumapem
®/石墨烯膜，计算得出的质子传导活化能（E
a）约为3.80 kJ/mol，低于原始聚合物质子交换膜。
Figure 1. 与（a）石墨烯和（b）Fumapem
®膜相比，（c）G1、（d）G2和（e）G3复合膜的表面形态。
Figure 2. （a）石墨烯纳米片、Fumapem
®和G1复合膜的ATR-FTIR光谱；（b）在800 cm
-1-1900 cm
-1范围内，Fumapem
®、G1、G2和G3的ATR-FTIR光谱。
Figure 3. （a）Fumapem
®和石墨烯修饰的膜G1-G3的TGA热分析图；Fumapem
®和G1-G3膜的（b）DDSC和（c）DSC曲线。
Figure 4. Fumapem
®和G1-G3膜的（a）质子传导率和（b）Arrhenius图。
相关研究成果于2019年由罗马尼亚国家氢与燃料电池中心Daniela Ion-Ebrasu课题组，发表在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。
