[发明专利]一种固体电解质水电解膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种固体电解质水电解膜电极的制备方法，

所述膜电极包含固体电解质膜（3），阳极基底层（5）、阴极基底层（6）分别设置于所述固体电解质膜（3）的两侧，在所述固体电解质膜（3）与所述阳极基底层（5）之间设置有阳极双催化层，在所述固体电解质膜（3）与所述阴极基底层（6）之间设置有阴极催化层（4），其中，所述阳极双催化层包括靠近所述阳极基底层（5）设置的第一阳极催化层（1）和靠近所述固体电解质膜（3）设置的第二阳极催化层（2）；

所述第一阳极催化层（1）和所述第二阳极催化层（2）的质量比为1:1-4，且所述第一阳极催化层（1）和所述第二阳极催化层（2）的沉积方式选用阳极催化剂沉积于固体电解质膜（3）的方式，或选用阳极催化剂沉积于所述阳极基底层（5）的方式，或选用阳极催化剂同时沉积于所述固体电解质膜（3）及所述阳极基底层（5）的方式；

所述第一阳极催化层（1）中电解质质量含量为5～30%，阳极催化剂质量含量为70～95%；

所述第二阳极催化层（2）中电解质质量含量为30～60%，阳极催化剂质量含量为40～70%；

所述电解质选用全氟磺酸树脂、聚氧化乙烯树脂及其复合物、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种；

所述阳极催化剂选用二氧化铱、二氧化钌、铱钌、铱碳中的任一种或任两种的混合；

所述阳极基底层（5）选用具有多孔结构的惰性基底层；

所述阳极基底层（5）选用泡沫镍、泡沫铜、钛网中的任一种；

所述固体电解质膜（3）选用全氟磺酸膜、磺化聚醚酮膜、聚苯并咪唑膜、聚醚砜膜、磺化聚醚酮-聚醚砜复合膜中的任一种；

其特征在于：

包括以下步骤：

（1）制备催化剂浆料：

（1.1）制备阴极催化层：

称取适量阴极催化剂，将其加入5%浓度的电解质溶液中以保证电解质溶液完全浸润催化剂，其中阴极催化剂与电解质的质量百分比为3-5:1，再加入分散剂混合均匀后制得催化剂混合液；将催化剂混合液室温超声至完全分散，得到催化剂浆料，将催化剂浆料在50℃的条件下均匀负载在固体电解质膜与阴极基底层之间，70℃烘干后，即得到阴极催化层，其中催化剂载量为0.5 mg cm^-2；

（1.2）制备阳极双催化层

称取适量阳极催化剂，将其加入5% 浓度的电解质溶液中以保证电解质溶液完全浸润阳极催化剂，其中阳极催化剂与电解质的质量百分比为1-3:1，再加入分散剂混合均匀后制得催化剂混合液；将催化剂混合液室温超声至完全分散，得到催化剂浆料；将催化剂浆料在50℃的条件下均匀负载在固体电解质膜与阳极基底层之间，70℃烘干后，即得到第二阳极催化层，其中催化剂载量为0.4 mg cm^-2；

称取适量阳极催化剂，将其加入5%浓度的电解质溶液中以保证电解质溶液完全浸润阳极催化剂，其中阳极催化剂与电解质的质量百分比为8-10:1，再加入分散剂混合均匀后制得催化剂混合液；将催化剂混合液室温超声至完全分散，得到催化剂浆料；将催化剂浆料在50℃的条件下均匀负载在上述第二阳极催化层与阳极基底层之间，70℃烘干后，即得到阳极双催化层，其中催化剂载量为0.1 mg cm^-2；

（2）催化层的组装：将阴极催化层在30～70℃的条件下均匀负载在阴极基底层与固体电解质膜之间，50～100℃烘干后，实现阴极催化层的组装；将阳极双催化层在30～70℃的条件下均匀负载在阳极基底层与固体电解质膜之间，50～100℃烘干后，实现阳极双催化层的组装；

（3）膜电极组装：按阳极基底层、阳极双催化层、固体电解质膜、阴极催化层、阴极基底层的顺序依次叠放于两块多孔金属烧结体之间即为固体电解质水电解膜电极结构，外加金属板在大气压加热压合即得单电池。