[发明专利]一种质子交换复合增强膜、制备方法、水电解膜电极及应用

权利要求书

1.一种质子交换复合增强膜，其特征在于，包括内膜和分别设置于内膜两侧的纳米纤维层，所述内膜为全氟磺酸树脂膜，所述内膜厚度不超过150μm；所述纳米纤维层中包括全氟磺酸树脂、贵金属基催化剂和聚芳醚砜，所述聚芳醚砜以纳米纤维形式存在；聚芳醚砜的使用量范围为0.05~0.5 mg/cm²，所述纳米纤维层的厚度为1-20 μm，所述纳米纤维层包括第一薄层和第二薄层，所述第一薄层和所述第二薄层分别设置于所述内膜的两侧；所述第一薄层中树脂质量含量范围为30wt%~95 wt%；所述第一薄层中贵金属的使用量为0.01~0.15mg/cm²；所述第二薄层中树脂质量含量范围为5wt%~50 wt%；所述第二薄层中，贵金属的使用量为0.05~0.5 mg/cm²；

所述质子交换复合增强膜按照如下方式制备：

S101：准备纺丝液，所述纺丝液包括第一纺丝液和第二纺丝液，所述第一纺丝液中包括聚芳醚砜、二氯甲烷和二甲基甲酰胺；所述第二纺丝液包括铂基催化剂、全氟磺酸树脂、纺丝助剂及溶剂；

S102：将所述第一纺丝液和第二纺丝液以交替或同步的方式分别在内膜的两侧进行表面纺丝形成多层纳米纤维薄层构成的纳米纤维层结构，得到质子交换复合增强膜半成品；

S103：将质子交换复合增强膜半成品进行干燥或热压处理，得到质子交换复合增强膜成品。

2.根据权利要求1所述的质子交换复合增强膜，其特征在于，所述内膜的厚度不超过100μm。

3.根据权利要求1所述的质子交换复合增强膜，其特征在于，所述纳米纤维层中，所述贵金属基催化剂包括铂基催化剂或其他贵金属基催化剂中的一种或多种的组合；

所述铂基催化剂包括铂黑、碳载铂催化剂、铂基二元金属催化剂、铂基多元金属催化剂、铂基核壳二元催化剂或铂基核壳多元催化剂中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的质子交换复合增强膜，其特征在于，所述纳米纤维层的厚度不超过15μm。

5.一种水电解膜电极，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的质子交换复合增强膜，在所述质子交换复合增强膜的第一薄层一侧设置有，阳极催化剂层和阳极多孔传输层，在所述质子交换复合增强膜的第二薄层一侧设置有阴极气体扩散层。

6.根据权利要求5所述的水电解膜电极，其特征在于，所述阳极催化剂层中包含铱基催化剂和全氟磺酸树脂；所述铱基催化剂包括铱黑、氧化铱、铂铱合金、铱钌合金、铱钌氧化物及含有上述材料的负载型催化剂中的一种或多种的组合。

7.权利要求5-6中任一项所述的水电解膜电极在水电解槽中的应用。