اختراع پيش رو ساخت مجموعه الكترود غشا بر پايه كامپوزيت نفيون/گرافن اكسيد سولفونه براي پيل هاي سوختي غشاي مبادله كننده پروتون مي باشد. اختراع مربوطه در زمينه الكتروشيمي، شيمي پليمر، نانوشيمي، مهندسي مواد و مهندسي شيمي مي‌باشد. مهمترين قسمت در پيل هاي سوختي غشاي مبادله كننده پروتون، مجموعه الكترود غشا است كه اجزاي اصلي آن غشاي مبادله كننده پروتون و لايه هاي الكتروكاتاليست (كاتد و آند) هستند. در حال حاضر پركاربردترين غشاي مورد استفاده در PEMFC نفيون (Nafion) است كه به دليل هدايت پروتون بالا و پايداري شيميايي و مكانيكي خوب مورد توجه قرار دارد. از آنجايي كه هدايت پروتون Nafion وابسته به آب است در دماي بالاي 80°C به دليل از دست دادن آب هدايت پروتون آن به شدت كاهش مي يابد. براي مرتفع كردن اين مشكل در اين اختراع ذرات گرافن اكسيد سولفونه (SGO) به محلول تجاري نفيون اضافه شده و غشاي كامپوزيت Nafion/SGO ساخته شد كه به دليل وجود گروه هاي اسيدي بيشتر نسبت به غشاي Nafion جذب آب بيشتر و هدايت پروتوني بالاتري دارد. مشكل ديگر در پيل هاي سوختي غشاي مبادله كننده پروتون هزينه بالاي الكتروكاتاليست پلايتن است. در اين اختراع تلاش شد تا با كاهش اندازه ذرات پلاتين و افزايش نسبت سطح به حجم آنها به كمك روش آبكاري فاقد الكترود مقدار پلاتين مصرفي را كاهش داده شده و سطح فعال الكتروشيميايي آن افزايش يابد. MEA اختراع شده به دليل مزايايي همچون سطح فعال الكتروشيميايي بالا، رسانايي پروتوني بالا، مقاومت پروتوني كم و ميزان بارگذاري پلاتين كم عملكرد مطلوبي در PEMFC دارد و به دليل كاربرد PEMFC به عنوان منبع انرژي تجديدپذير در وسايل نقليه، نيروگاه ها و وسايل الكترونيكي قابل حمل حائز اهميت است.

اختراع پيش رو ساخت جوهركاتاليست نانوكامپوزيت پلاتين/گرافن سولفونه براي پيل‏ هاي سوختي مبادله‏ كننده پروتون (PEMFC) مي‏ باشد. الكترود در PEMFC از يك لايه نازك جوهركاتاليست كه بر روي بستري متخلل و هادي الكتريكي نشانده شده، تشكيل شده‏ است. عملكرد مناسب پيل‏ هاي سوختي شديدا وابسته به عملكرد مناسب لايه كاتاليست بوده كه واكنش‏ هاي الكتروشيميايي پيل سوختي در آنجا انجام مي‏ گيرد. معمولا لايه كاتاليست خود از سه بخش كاتاليست فعال، پشتيبان كاتاليست كه كاتاليست بر روي آن لايه‏ نشاني مي‏ شود و نيز يك بخش يونومري كه وظيفه فراهم‏ كردن و هدايت پروتون‏ ها را براي كاتاليست برعهده دارد، تشكيل شده‏ است. پشتيبان كاتاليست معمولا از مواد كربني انتخاب شده كه با فراهم‏ كردن مساحت سطح زياد، هدايت بالاي الكتريكي و ساختار متخلخل مناسب، پشتيباني ايده‏ آل براي كاتاليست‏ ها به شمار مي‏ روند. در ميان آلوتروپ‏ هاي مختلف كربني، گرافن با ساختار منحصر به فرد تك‏ لايه‏ اي از اتم‏ هاي كربني هدايت الكتريكي بسيار زياد و خواص فيزيكي و شيميايي ويژه‏ اي را به همراه داشته و توجه بسياري را براي بكارگيري در پيل‏ هاي سوختي به خود جلب كرده‏ است. با اين حال گرافن ماهيت آبگريز و بي‏ اثر دارد كه بكارگيري آن را با محدوديت مواجه نموده‎است. از ديگر مشكلاتي كه در فراگيرشدن استفاده روز افزون از PEMFCها وجود دارد، هزينه‏ هاي نسبتا بالاي توليد آن است. بخش اعظمي از اين هزينه‏ ها مربوط به استفاده از كاتاليست‏ هاي گرانقيمت فلزات نجيبي مانند پلاتين و نيز يونومر مورد استفاده در لايه كاتاليست و غشاي مبادله‏ كننده پروتون است. يكي از راه‏ حل‏ هاي موردتوجه در زمينه كاهش هزينه‏ هاي ساخت پيل، كم‏ كردن ميزان بكارگيري اين مواد گرانقيمت به گونه‏ اي است كه موجب كاهش عملكرد كلي پيل سوختي نشود. در اختراع حاضر با استفاده از گرافن عامل‏ دار شده به عنوان پشتيبان كاتاليست جديد، در كنار غلبه بر محدوديت‏ هاي ذكرشده در زمينه بكارگيري گرافن، موجب كاهش استفاده از كاتاليست فلزي پلاتين و در نتيجه كاهش هزينه‏ هاي مربوطه، افزايش مرزهاي فعال واكنش و در نتيجه بهبود عملكرد كلي پيل سوختي، انجام انتقالات پروتوني توسط پشتيبان كاتاليست و بنابراين حذف بخش يونومري در لايه كاتاليست و حذف هزينه‏ هاي تحميلي استفاده از يونومرهاي گرانقيمت شده‏ ايم