《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》是中國科學院大連化學物理研究所於2011年11月18日申請的專利，該專利的申請號為2011103668779，公布號為CN103123974A，授權公布日為2013年5月29日，發明人是孫公權、李詠江、王素力、夏章訊。
《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》涉及一種用於質子交換膜燃料電池的導電聚合物/金屬/質子交換膜複合膜，該複合膜是在質子交換膜表面製備一層導氫金屬層，形成金屬/質子交換膜複合膜，再在上述複合膜的金屬層表面原位電沉積一層導電聚合物層，最後製成導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜。該複合膜中的導電聚合物層具有垂直於膜表面方向上的取向有序的納米棒陣列結構。以上述複合膜製備的CCM型膜電極具有催化劑利用率高、甲醇滲透率低、質子電導率高等優點，可提高直接甲醇燃料電池的放電性能。
2016年12月7日，《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用
- 公布號：CN103123974A
- 授權日：2013年5月29日
- 申請號：2011103668779
- 申請日：2011年11月18日
- 申請人：中國科學院大連化學物理研究所
- 地址：遼寧省大連市中山路457號
- 發明人：孫公權、李詠江、王素力、夏章訊
- Int.Cl.：H01M8/10(2006.01)I；H01M4/86(2006.01)I；H01M4/88(2006.01)I；B32B9/04(2006.01)I；B32B15/08(2006.01)I
- 代理機構：瀋陽科苑專利商標代理有限公司
- 代理人：馬馳
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2011年11月，質子交換膜燃料電池由於其高效、環境友好等特點，受到各國研究機構的密切關注。質子交換膜在燃料電池中不僅是作為隔膜，還是電催化層的基底。
套用於燃料電池的質子交換膜應滿足以下條件：
（1）較高的質子電導率，通常0.01-0.1標準立方米；
（2）較低的反應物滲透率，燃料的滲透明顯降低電池的效率；
（3）較好的化學物理穩定性，質子交換膜能抵禦燃料電池工作過程產生的腐蝕性環境，延長電池的工作壽命；
（4）適當的機械強度和熱穩定性。
截至2011年11月，低溫燃料電池廣泛使用的質子交換膜是全氟磺酸類質子交換膜，主要是Dupont公司的Nafion系列膜。然而，一方面，Nafion膜較高的燃料滲透率嚴重影響電池的性能；另一方面，高溫時Nafion膜因失水而導致質子電導率下降，從而也會導致燃料電池的性能迅速衰減。
催化層是膜電極組件（MEA）中發生電化學反應的場所，催化層的性能極大程度上決定了MEA的電化學性能，同時催化層中的電催化劑的成本也占了MEA總成本的很大比例。為了提高催化層的性能，降低其中電催化劑用量，設計製備具備微觀結構有序化催化層的MEA是一種新的方法。
截至2011年11月，常用的MEA中催化層的製備方法為：將電催化劑分散在乙醇，乙二醇等溶劑中，加入適量Nafion作為粘結劑，充分分散形成均勻的催化劑漿液。該催化劑漿液通過噴塗，刷塗等方法製備於擴散層上或者質子交換膜上，也可以先通過噴塗，刷塗等方法將催化層均勻製備於PTFE膜上，然後在適當壓力、溫度下將該催化層轉壓到質子交換膜表面。該方法製備得到的催化層中，催化劑顆粒在Nafion粘結劑作用下形成疏鬆多孔的薄層，反應物在無序孔道中的傳質阻力較大。催化劑，載體，Nafion接觸形成三相界面是發生電化學反應的有效位置，該方法製備的催化層中催化劑在三相反應界面的比例較低，降低了催化劑的利用率。
綜上所述，製備開發具有納米有序化結構催化層的MEA對於降低質子交換膜燃料電池成本以及提高質子交換膜燃料電池性能至關重要。
發明內容
專利目的
《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》針對上述存在的問題，提供一種新型複合質子交換膜，及其製備方法，以及由此製備催化層的方法和套用。
技術方案
一種導電聚合物/金屬/質子交換膜複合膜，該複合膜由導電聚合物層、金屬層和質子交換膜層組成；導電聚合物層為聚噻吩或聚噻吩衍生物或聚吡咯或聚吡咯衍生物或聚苯胺或聚苯胺衍生物中的一種；金屬層為Pd金屬或Pd-Cu合金Pd-Ag合金或Pd-Ni合金或Pd-Ag-Ni合金；質子交換膜層為全氟磺酸類質子交換膜或碳氫類質子交換膜；金屬層完整、光滑、且其一側與質子交換膜緊密貼合；導電聚合物層具有垂直於膜表面方向上的取向有序的微觀結構，導電聚合物層原位生長於金屬層另一側的表面。
該複合膜具有一個沿垂直於膜表面方向上微觀結構取向有序，且呈現為納米棒陣列結構的導電聚合物層，以上述複合膜中的導電聚合物層為基底，在其導電聚合物層表面原位分散催化劑製得催化層。將該膜及催化層製備的膜電極套用到質子交換膜燃料電池中時，具有液體燃料滲透率低、催化劑利用率高、質子電導率高、熱穩定性能好等優點。同時，該膜的製備工藝具有簡單易得，可放大等優點，適宜於工業套用。
上述全氟磺酸類質子交換膜為商品Nafion膜或Nafion再鑄膜；碳氫烴類質子交換膜為磺化聚芳醚酮、酸摻雜的聚苯並咪唑、磺化聚芳醚碸、磺化聚醯亞胺。
一種導電聚合物/金屬/質子交換膜複合膜的製備方法，包括以下製備步驟，
1）質子交換膜的預處理：將質子交換膜置於1-10質量百分比H2O2溶液中，50-90℃水浴處理0.5-10小時，取出用去離子水反覆沖洗，至表面潔淨、無雜質殘留；
2）於質子交換膜表面製備金屬層：
在上述步驟1）處理過質子交換膜的一側或兩側化學鍍Pd金屬，或通過磁控濺射鍍Pd-Ag合金或Pd-Ni合金或Pd-Cu合金或Pd-Ag-Ni合金，得到金屬/質子交換膜複合膜；
3）金屬層表面電沉積導電聚合物：將上述步驟2）得到的金屬/質子交換膜複合膜浸漬於含有0.01-0.5摩爾/升的噻吩或吡咯或苯胺或噻吩衍生物或吡咯衍生物或苯胺衍生物，同時含有0.01-0.5摩爾/升的支持電解質的電解液中，將金屬層作為陽極，鉑電極作為陰極，飽和甘汞電極作為參比電極，組成三電極體系，進行電沉積，電沉積時陽極施加0.65-1伏（vsNHE）電壓持續0.25-1小時。
4）導電聚合物/金屬/質子交換膜複合膜的後處理：將上述步驟3）得到的複合膜置於0.1-1摩爾/升的H2SO4溶液中0.5-2小時，取出用去離子水洗淨，得到可用於製備膜電極的導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜。
上述步驟3）所述的支持電解質為對甲苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、β-萘磺酸、雙三甲基矽基三氟乙醯胺、高氯酸鹽、硫酸鹽、氯化物中的一種或幾種。
一種由上述導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜為基底製備的催化層，所述催化層的製備方法為以導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜為基底，在其導電聚合物層表面原位分散催化劑。
上述催化層的製備方法，包括直接刷塗法、噴塗法。
上述催化層製備成膜電極後可用作質子交換膜燃料電池、質子交換膜型水電解池中的MEA。
附圖說明
圖1為（A）Nafion膜和（B）Pd/Nafion膜的照片。與Nafion膜相比，Pd/Nafion膜表面形成的銀白色Pd膜緻密均勻，表面光滑，無明顯裂紋。
圖2為實施例1所述PPy/Pd/Nafion複合膜導電聚合物層表面的掃描電鏡照片。可以看出，在PPy/Pd/Nafion複合膜表面，形成了棒狀團簇形式的PPy陣列。單根PPy納米棒的直徑為60-90納米，長度約為700納米，且納米棒呈一定的紡錘形，底部直徑比頂部直徑略大。PPy納米棒陣列分布緻密，單位面積上納米棒的數量約為70億/平方厘米。
圖3為實施例1所述PPy/Pd/Nafion複合膜製備的MEA組裝單電池與Nafion115膜製備的傳統MEA所組裝單電池的陰極循環伏安測試結果。測試條件：溫度80℃，標準大氣壓，陰極去離子水進料，流速1毫升/分鐘，陽極氫氣進料，流速50SCCM，掃速20毫伏/秒。可以看出，PPy/Pd/Nafion複合膜組裝的MEA比Nafion115膜組裝的傳統MEA有更大的雙電層電容，這是因為PPy材料具有導電性，且有序化的結構使其有較大的比表面積。計算表明，PPy/Pd/Nafion有序化MEA的ECSA為120平方厘米/毫克，相比Nafion115膜組裝的MEA的54平方厘米/毫克，高出122％。這說明微觀有序化的結構中，催化劑能夠更多地分布於具有反應活性的三相界面上，引入有序化PPy顯著提高了催化劑的利用效率。
圖4為實施例1所述PPy/Pd/Nafion複合膜製備的MEA與傳統MEA組裝的單電池的放電性能比較。測試條件：溫度80℃，標準大氣壓，陰極氧氣進料，流速80SCCM，陽極1M甲醇溶液進料，流速1毫升/分鐘。可以看出，由Nafion115膜製備的傳統MEA所組裝單體電池在所測試條件下的最大功率密度為30兆瓦/平方厘米，以PPy/Pd/Nafion有序化MEA組裝單體電池最大功率密度為38兆瓦/平方厘米，以PPy/Pd/Nafion有序化MEA相比傳統MEA其單體電池最大功率密度有27％的提升。
技術領域
《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》涉及一種新型複合膜，具體地說是一種用於質子交換膜燃料電池的新型複合質子交換膜。該發明還涉及上述複合質子交換膜的製備方法。該發明還涉及由上述複合質子交換膜製備的催化層及催化層的製備方法和套用。
權利要求
1.一種導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜，其特徵在於：該複合膜是以質子交換膜層為基底，於質子交換膜層的一側表面或兩側表面依次附著金屬層和導電聚合物層而構成；導電聚合物層為聚噻吩或聚噻吩衍生物或聚吡咯或聚吡咯衍生物或聚苯胺或聚苯胺衍生物中的一種；金屬層為Pd金屬或Pd-Cu合金或Pd-Ag合金或Pd-Ni合金或Pd-Ag-Ni合金；質子交換膜層為全氟磺酸類質子交換膜或碳氫烴類質子交換膜；金屬層完整、光滑，且其中一側的表面與質子交換膜緊密貼合；於金屬層另一側的表面原位生長了導電聚合物層，同時該導電聚合物層微觀上具有垂直於膜表面方向上的取向有序的納米棒陣列結構。
2.如權利要求1所述導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜，其特徵在於：所述全氟磺酸類質子交換膜為商品Nafion膜或再鑄Nafion膜；碳氫烴類質子交換膜為磺化聚芳醚酮、酸摻雜的聚苯並咪唑、磺化聚芳醚碸、或磺化聚醯亞胺。
3.一種導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜的製備方法，其特徵在於：包括以下製備步驟，1）於質子交換膜表面製備金屬層：在預處理過的質子交換膜的一側或兩側的表面上化學鍍Pd金屬，或濺射Pd-Ag或Pd-Cu或Pd-Ni或Pd-Ag-Ni合金，得到金屬/質子交換膜複合膜；2）於金屬層表面電沉積導電聚合物：將金屬/質子交換膜複合膜浸漬於含有噻吩或吡咯或苯胺或噻吩衍生物或吡咯衍生物或苯胺衍生物溶液，同時又含有支持電解質的溶液中，將金屬層作為陽極，採用三電極體系進行電沉積；所述電沉積其電沉積電位相對於標準氫電極為0.65-1伏；所述電沉積其電沉積時間長度為0.25-1小時。
4.如權利要求3所述導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜的製備方法，其特徵在於：所述噻吩或吡咯或苯胺或噻吩衍生物或吡咯衍生物或苯胺衍生物的濃度為0.01-0.5摩爾/升；所述支持電解質為對甲苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、β-萘磺酸、雙三甲基矽基三氟乙醯胺、高氯酸鹽、硫酸鹽、氯化物中的一種或幾種；所述支持電解質的濃度為0.01-0.5摩爾/升。
5.一種權利要求1所述導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜的套用，其特徵在於：以權利要求1所述的導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜為基底製備的催化層，上述催化層的製備方法為以導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜為基底，在其導電聚合物層表面原位分散催化劑；將上述催化層製備成膜電極後用作質子交換膜燃料電池、或質子交換膜型水電解池中的膜電極。
6.如權利要求5所述導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜的套用，其特徵在於：催化層的製備方法包括直接刷塗法、噴塗法、化學氣相沉積法、或磁控濺射法。
實施方式
實施例1
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion115膜於3質量百分比H2O2溶液中，80℃水浴處理1小時，取出用去離子水沖淨。
2）Nafion膜的表面鍍金屬鈀。將已預處理後的Nafion115膜，置於OkunoOPC-50活化液中5分鐘，取出用去離子水沖洗，然後置於OkunoOPC-150敏化液中5分鐘，取出去離子水沖洗，依次重複以上步驟6次。得到表面製備有高活性Pd核的Nafion115膜後，將其貼附在一片ABS塑膠表面，再於其上覆蓋一個中間鏤空的ABS塑膠框，ABS塑膠的另一側同樣覆蓋一個底部密閉的塑膠框，以PTFE防水材料密封兩個ABS塑膠框的四周空隙。將上述裝置置於OkunoPd化學鍍液中，30分鐘過後，Nafion115膜表面既形成均勻牢固的金屬Pd膜，拆開防水材料並打開塑膠夾具即得到單側附有金屬鈀的Pd/Nafion膜。
3）Pd/Nafion膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗後的Pd/Nafion膜置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd/膜中的PdNafion金屬層良好接觸。將上述裝置置於一個三電極電沉積體系中，電解液為含有0.1摩爾/升吡咯、0.1摩爾/升對甲苯磺酸鈉的0.2摩爾/升磷酸緩衝液，導電鉑片上施加工作電壓0.65伏（vsSCE），持續時間20分鐘，即在Pd膜表面電沉積形成一層聚吡咯（PPy），得到PPy/Pd/Nafion複合膜。
4）將得到的PPy/Pd/Nafion複合膜在0.5摩爾/升H2SO4溶液，80℃水浴加熱下處理1小時，用去離子水沖洗乾淨，再在去離子水中，80℃水浴處理1小時。
5）將PPy/Pd/複合膜固定於具有真空吸附功能的熱台上，抽真空條件下60℃烘乾1小時，再將以水分散的含15質量百分比Nafion聚合物的Pt/Black（Johnson Matthey）催化劑的漿液採用噴塗的方法均勻擔載在PPy層上，Pt載量1.9毫克·厘米，製備得到膜電極的陰極側催化層。
6）將以水分散的含15質量百分比Nafion聚合物的60質量百分比PtRu/C催化劑漿液採用噴塗的方法均勻擔載在PPy/Pd/Nafion複合膜的Nafion膜表面，製備得到膜電極的陽極側催化層，PtRu載量3.0毫克·厘米。
7）採用熱壓法，在120℃，1.0兆帕壓力下熱壓10分鐘，將擔載了催化劑的PPy/Pd/Nafion複合膜與陰極擴散層和陽擴散層熱壓得到膜電極組件。
圖1為（A）Nafion115膜和（B）實施例1中步驟2）得到的Pd/Nafion膜的照片。與Nafion膜相比，Pd/Nafion膜表面形成的銀白色Pd膜緻密均勻，表面光滑，無明顯裂紋。
圖2是PPy/Pd/Nafion複合膜PPy層表面的高分辨掃描電鏡圖像，從圖2中可見PPy納米棒垂直於膜表面形成一個有序的陣列，單根納米棒直徑約80納米，長度約700納米。
圖3是分別以PPy/Pd/Nafion複合膜和Nafion-115膜製備的MEA組裝的單電池的陰極循環伏安結果，從圖3可以看出，與傳統結構膜電極相比，採用PPy/Pd/Nafion複合膜製備的膜電極其陰極催化層，相比傳統膜電極組件，有更大的電化學活性表面積（提高了122％），表面催化劑的利用率在以PPy/Pd/Nafion複合膜製備的膜電極組件中有明顯提高。
圖4是分別以PPy/Pd/Nafion複合膜和Nafion-115膜製備的膜電極組裝的單電池的性能。可以看出，與傳統膜電極相比，採用該新型膜製備的膜電極其單電池性能得到了顯著的提高（最大功率密度提高了27％）。
比較例1
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion115膜於3質量百分比H2O2溶液中，80℃水浴處理1小時，取出用去離子水沖淨。
2）將Nafion115膜固定於帶真空吸附並加熱到60℃的熱台上，烘乾1小時，再將以水分散的含15質量百分比Nafion聚合物的Pt/Black催化劑的漿液採用噴塗的方法均勻擔載在Nafion膜表面得到陰極催化層，Pt載量2.0毫克·厘米。
3）同步驟2），再將以水分散的含15質量百分比Nafion聚合物的60質量百分比PtRu/C催化劑的漿液採用噴塗的方法均勻擔載在Nafion115膜另一個表面得到陽極催化層，PtRu載量3.1毫克·厘米。
4）採用熱壓法，在120℃，1.0兆帕壓力下熱壓10分鐘，將擔載了催化劑的Nafion115膜與陰極擴散層和陽擴散層熱壓得到MEA。
將製備得到的擔載有催化劑的Nafion115膜與陰陽極擴散層擴散層熱壓得到MEA。
實施例2
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion117膜於5質量百分比H2O2溶液中，60℃水浴處理5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）Nafion膜的表面磁控濺射Pd-Cu合金。將Nafion膜置於具有多磁控濺射源的磁控濺射裝置（DVISJ/24LL，Denton）中，裝置真空度為6.0×10帕，濺射時樣品溫度為70℃，濺射後在Nafion膜表面得到Pd-Cu合金層。
3）Pd-Cu/Nafion膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗後的Pd-Cu/Nafion膜置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd-Cu/Nafion膜中的Pd-Cu合金層接觸。將上述裝置置於一個三電極電沉積體系中，電解液為含有0.05摩爾/升噻吩、0.3摩爾/升十二烷基磺酸鈉的0.3摩爾/升磷酸緩衝液，導電鉑片上施加工作電壓0.95伏（vsSCE），持續時間15分鐘，即在Pd-Cu膜表面電沉積形成一層聚噻吩（PT），得到PT/Pd-Cu/Nafion複合膜。
實施例3
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion117膜於5質量百分比H2O2溶液中，60℃水浴處理5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）Nafion膜的表面磁控濺射Pd-Ag合金。將Nafion膜置於具有多磁控濺射源的磁控濺射裝置（DVISJ/24LL，Denton）中，裝置真空度為6.0×10帕，濺射時樣品溫度為80℃，濺射後在Nafion膜表面得到Pd-Ag合金層。
3）Pd-Ag/Nafion膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗後的Pd-Ag/Nafion膜置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd-Ag/Nafion膜中的Pd-Ag合金層接觸。將上述裝置置於一個三電極電沉積體系中，電解液為含有0.3摩爾/升噻吩、0.2摩爾/升十二烷基磺酸鈉的0.5摩爾/升磷酸緩衝液，導電鉑片上施加工作電壓0.9伏（vsSCE），持續時間25分鐘，即在Pd-Ag膜表面電沉積形成一層聚噻吩（PT），得到PT/Pd-Ag/Nafion複合膜。
實施例4
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion117膜於6質量百分比H2O2溶液中，65℃水浴處理4.5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）Nafion膜的表面磁控濺射Pd-Ni合金。將Nafion膜置於具有多磁控濺射源的磁控濺射裝置（DVISJ/24LL，Denton）中，裝置真空度為6.0×10帕，濺射時樣品溫度為90℃，濺射後在Nafion膜表面得到Pd-Ni合金層。
3）Pd-Ni/Nafion膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗後的Pd-Ni/Nafion膜置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd-Ni/Nafion膜中的Pd-Ni合金層接觸。將上述裝置置於一個三電極電沉積體系中，電解液為含有0.05摩爾/升吡咯、0.3摩爾/升對甲苯磺酸鈉的0.3摩爾/升磷酸緩衝液，導電鉑片上施加工作電壓0.9伏（vsSCE），持續時間25分鐘，即在Pd-Ni表面電沉積形成一層聚吡咯（Ppy），得到Ppy/Pd-Ni/Nafion複合膜。
實施例5
1）磺化聚芳醚酮的預處理。將磺化聚芳醚酮於1質量百分比H2O2溶液中，90℃水浴處理0.5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）磺化聚芳醚酮的表面鍍金屬鈀。將已預處理後的磺化聚芳醚酮，置於NafionOPC-50活化液中20分鐘，取出去離子水沖洗，然後置於NafionOPC-150敏化液中20分鐘，取出去離子水充洗，再放入Pd離子活化液中，依次重複以上8次。得到表面製備有高活性Pd核的磺化聚芳醚酮膜後，將其在保持膜平整的狀態下浸漬於NafionPd化學鍍液中，40分鐘過後，磺化聚芳醚酮膜表面形成均勻牢固的金屬Pd膜，即得到Pd/SPEK膜。
3）Pd/SPEK膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗乾淨的Pd/SPEK置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd/SPEK膜中的Pd金屬層接觸。將Pd/SPEK膜置於一個三電極電沉積體系中，電解液中含有0.5摩爾/升苯胺，0.5摩爾/升β-萘磺酸，0.5摩爾/升磷酸緩衝液，Pd/SPEK膜上施加工作電壓0.8伏（vsSCE），持續時間60分鐘，即在Pd膜表面電沉積形成一層聚苯胺（PANI），得到PANI/Pd/SPEK雙側複合膜。
實施例6
1）磷酸摻雜的聚苯並咪唑（PBI/H3PO4）的預處理。將PBI/H3PO4膜於10質量百分比H2O2溶液中，50℃水浴處理0.5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）PBI/H3PO4膜的表面鍍金屬鈀。將已預處理後的PBI/H3PO4膜，置於OkunoOPC-50活化液中40分鐘，取出去離子水沖洗，然後置於OkunoOPC-150敏化液中40分鐘，取出去離子水沖洗，再放入Pd離子活化液中，依次重複以上6次。得到表面製備有高活性Pd核的PBI/H3PO4膜後，將其在保持膜平整的狀態下浸漬於OkunoPd化學鍍液中40分鐘過後，PBI/H3PO4膜表面形成均勻牢固的金屬Pd膜，即得到Pd/PBI/H3PO4膜。
3）Pd/PBI/H3PO4膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗乾淨的Pd/PBI/H3PO4置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與Pd/PBI/H3PO4膜中的Pd金屬層接觸。將Pd/PBI/H3PO4膜置於一個三電極電沉積體系中，電解液中含有0.01摩爾/升吡咯，0.01摩爾/升雙三甲基矽基三氟乙醯胺，0.01摩爾/升磷酸緩衝液，Pd/PBI/H3PO4膜上施加工作電壓0.7伏（vsSCE），持續時間50分鐘，即在Pd膜表面電沉積形成一層聚吡咯（PPy），得到PPy/Pd/PBI/H3PO4雙側複合膜。
實施例7
1）Nafion膜的預處理。將新Nafion115膜於8質量百分比H2O2溶液中，90℃水浴處理0.5小時，取出後用去離子水沖淨。
2）Nafion膜的表面活化。將已預處理後的Nafion115膜，置於OkunoOPC-50活化液中55分鐘，取出去離子水沖洗，然後置於OkunoOPC-150敏化液中55分鐘，取出去離子水沖洗，再放入Pd離子活化液中，依次重複以上3次。得到表面製備有高活性Pd核的Nafion115膜後，將其在保持膜平整的狀態下浸漬於OkunoPd化學鍍液中，50分鐘過後，Nafion115膜表面形成均勻牢固的金屬Pd膜，即得到Pd/Nafion膜。
3）NafionPd/膜表面電沉積導電聚合物。將採用去離子水清洗乾淨的NafionPd/膜置於塑膠夾具中，並於塑膠夾具中插入一導電鉑片，同時保證導電鉑片與）Pd/膜中的Pd金屬層接觸。將Pd/Nafion膜置於一個三電極電沉積體系中，電解液中含有0.5摩爾/升吡咯，0.5摩爾/升對甲苯磺酸鈉，0.3摩爾/升磷酸緩衝液，Pd/Nafion膜上施加工作電壓1伏（vsSCE），持續時間20分鐘，即在Pd膜表面電沉積形成一層聚吡咯（PPy），得到PPy/Pd/Nafion雙側複合膜。
榮譽表彰
2016年12月7日，《導電聚合物/金屬/質子交換膜型複合膜及其製備和套用》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
