两极离子交换板和其制造方法与流程

本发明涉及一种两极离子交换板和其制造方法。

背景技术：

在分离离子材料中，离子交换膜是一种分离膜，其使用传质动量作为分离离子材料的电动势。当阳离子交换膜系统通过阳极和阴极提供电流，包含在电解质溶液中的阳离子通过离子交换膜向阴极移动，并且阴离子不能通过阳离子交换膜的唐南排斥渗透通过离子交换膜。类似地，阴离子交换膜系统能够使得包含在电解质溶液中的阴离子通过离子交换膜向阳极移动，并且防止阳离子通过阴离子交换膜的唐南排斥穿过离子交换膜。以此方式，分离离子材料。

以相同的方式，当在阳离子交换膜和阴离子交换膜彼此结合的同时提供电流，以便阳离子交换从向阴极取向，并且阴离子交换层向阳极取向时，水分子分解为氢离子(h⁺)和氢氧根离子(oh^-)，从而分别移动到阴极和阳极，由此制备酸或碱。该工艺可以在各种类型的化学和生物加工中使用。

同时，两极膜的水分解特性取决于离子选择性和形成系统的各离子交换膜的膜电阻。《含极性基团的单体》当离子选择性低时，共离子泄露现象可能导致水分解效率(或电流效率)的下降，并且当膜电阻的水平较高时，水分解效率会降低。两极离子交换板可以通过使用常规方法制造：使用阳离子和阴离子交换树脂粉末和聚乙烯粘合剂制造板，并在其上涂敷具有相反极性的混合物。两极离子交换板具有良好的离子吸附特性，但是具有低离子选择性和高膜电阻，使得水分解效率下降。为了再生两极离子交换板，需要向其采用高电压，这将导致产生热。

相关技术文献：(专利文献1)韩国专利公开第2007-0052285号

技术实现要素：

技术问题

获得本发明解决以上述问题，并且本发明的目的在于提供两极离子交换板以及其制造方法，所述两极离子交换板具有出色的机械性能和低电阻，并且可以通过在不使用化学试剂的情况下以电学方式吸附或解吸附离子改进水分解特性。

同时，本发明的目的不限于上述说明。本发明的主题可以通过本说明书全文进行理解。应理解，本领域技术人员对于理解本发明的其它主题不存在困难。

技术方案

根据本发明的一个方面，两极离子交换板可包括：阳离子交换膜，其含有阳离子吸附板和在阳离子吸附板的一个表面上形成的阳离子交换涂层；以及阴离子交换膜，其含有阴离子吸附板和在阴离子吸附板的一个表面上形成的阴离子交换涂层，其中阳离子交换膜和阴离子交换膜结合，以使得阳离子交换涂层可以和阴离子交换涂层接触。

阳离子吸附板和阴离子吸附板各自可以是挤塑膜。

阳离子吸附板可以包含阳离子交换树脂粉末和粘合剂，并且阴离子吸附板可以包含阴离子交换树脂粉末和粘合剂。

阳离子吸附板和阴离子吸附板各自可以是多孔膜。

阳离子吸附板和阴离子吸附板各自的厚度可以是10μm～1,000μm。

阳离子交换涂层可以包含具有阳离子交换基团的聚合物，并且阴离子交换涂层可以包含具有阴离子交换基团的聚合物。阳离子交换涂层和阴离子交换涂层可以包含金属氢氧化物纳米颗粒。

阳离子交换涂层和阴离子交换涂层各自的厚度可以是0.1μm～200μm，并且其厚度还可以为1μm～9μm。

两极离子交换板可以进一步包括在阳离子交换涂层和阴离子交换涂层之间的水分解催化剂层。

水分解催化剂层可以包含金属氢氧化物纳米颗粒，并且所述金属氢氧化物纳米颗粒可以是选自氢氧化铁和氢氧化铬中的至少一种。

两极离子交换板可以进一步具有围绕阳离子交换涂层和阴离子交换涂层之间边界的对称结构。

根据本发明的一个方面，水处理系统可以包括至少一个如上所述的两极离子交换板。

根据本发明的一个方面，制造两极离子交换板的方法可包括：制造阳离子吸附板和阴离子吸附板；通过将阳离子交换涂敷溶液涂敷在阳离子吸附板的一个表面上以形成阳离子交换涂层、以及通过将阴离子交换涂敷溶液涂敷在阴离子吸附板表面上以形成阴离子交换涂层，分别制造阳离子交换膜和阴离子交换膜；以及将阳离子交换膜和阴离子交换膜结合，以使得阳离子交换涂层和阴离子交换涂层接触。

阳离子吸附板和阴离子吸附板各自可以是通过将粘合剂树脂与阳离子交换树脂粉末的混合物或者粘合剂树脂与阴离子交换树脂粉末的混合物熔融并挤出而制造的挤塑膜。

阳离子交换涂敷溶液和阴离子交换涂敷溶液各自可以包含金属氢氧化物纳米颗粒。

阳离子交换涂敷溶液和阴离子交换涂敷溶液各自的厚度可以是1μm～9μm。

所述方法可以进一步包括在阳离子交换膜和阴离子交换膜中的一个上形成水分解催化剂层。

通过将包含分散在溶剂中的金属氢氧化物纳米颗粒的浆液涂敷到阳离子交换膜和阴离子交换膜中的一个膜上形成水分解催化剂层。所述金属氢氧化物纳米颗粒可以是选自氢氧化铁和氢氧化铬中的至少一种。

上述针对上文提及问题的技术方案完全列举本发明的所有特征。本发明的各特征和所获得的优点和效果将参考以下实施例更详细地进行理解。

有益效果

根据实施例的两极离子交换板可以获得较低的膜电阻，可以显著增加水分解效率和吸附或解吸附特性，并且可以改进再生效率，甚至以低电压通过在不使用化学试剂的情况下以电学方式吸附或解吸附离子也可以。

进一步，根据实施例的两极离子交换板可以增加离子交换容量，可有具有出色的热稳定性和机械稳定性以及耐久性、以及电学特性，并且可以在各种工业领域例如生产净水、软水、工业用水和超纯水中采用和利用。

同时，根据实施例制造两极离子交换板的方法可以是工艺简单的，从而降低制造成本，导致出色的生产能力和经济可行性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的两极离子交换板的截面图；

图2是根据本发明的另一实施方式的两极离子交换板的截面图；

图3a～3c是制造如图1中所说明的两极离子交换板的方法的实施例的图；

图4a～4d是制造如图2中所说明的两极离子交换板的方法的另一实施例的图；

图5是说明用于评估根据本发明实施例和比较例的两极离子交换板水分解特性的电池的图；

图6是说明根据本发明实施例和比较例的两极离子交换板分解特性的曲线图。

最佳发明实施方式

现在将参考附图进一步详细说明本发明的示例性实施方式。然而，本文可以列举出许多不同的方式，不应被解读成限定于在此提出的特定实施方式。相反，提供这些实施方式使得说明透彻而完整，能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围。在附图中显示的形状或尺寸为了清晰而夸大。

对于上述问题的重复研究，发明人意识到根据本发明实施例的两极离子交换板，所述两极离子交换板可以包含：阳离子交换膜，其含有阳离子吸附板和在阳离子吸附板的一个表面上形成的阳离子交换涂层；以及阴离子交换膜，其含有阴离子吸附板和在阴离子吸附板的一个表面上形成的阴离子交换涂层。阳离子交换膜可以和阴离子交换膜结合，以使得阳离子交换涂层可以和阴离子交换涂层接触。

下文中，将参考图1和图2更详细地描述根据实施例的两极离子交换板。图1和图2是说明根据本发明实施例的两极离子交换板的横截面示意图。

如图1所示，根据实施例的两极离子交换板可以具有如下结构：阳离子交换膜100含有阳离子吸附板110和在阳离子吸附板110的一个表面上形成的阳离子交换涂层120；以及阴离子交换膜200，其含有阴离子吸附板210和在阴离子吸附板210的一个表面上形成的阴离子交换涂层220，其中阳离子交换膜100可以和阴离子交换膜200结合，以便阳离子交换涂层120可以和阴离子交换涂层220接触。

首先，可以提供阳离子吸附板和阴离子吸附板，以便基本用作两极离子交换板中吸附和交换阳离子和阴离子功能。阳离子吸附板和阴离子吸附板的材料没有特别限制，只要它们可以具有该功能即可。考虑到，有效得到本发明的效果，可更优选阳离子吸附板和阴离子吸附板可以包含离子交换树脂粉末和粘合剂。

离子交换树脂粉末可以分别指阳离子交换树脂粉末和阴离子交换树脂粉末，并且可以在没有特别限制的情况下用于在本发明的实施例中使用，只要它们是常规用作可以可交换阳离子和阴离子的材料。

例如，阳离子交换树脂粉末并不限于此，其可以是具有如下阳离子交换基团的离子交换树脂粉末：例如磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)、膦酸基(-po3h2)、次膦酸基(-hpo2h)、砷基团(-aso3h2)、硒酸基(-seo3h)等。此外，阴离子交换树脂粉末并不限于此，其可以是具有如下阴离子交换基团的离子交换树脂粉末：例如季铵盐(-nh3)、伯胺至叔胺(-nh2,-nhr,-nr2)、季鏻基(-pr4)、叔锍基(-sr3)等。

作为离子交换树脂粉末，可以使用平均粒径1μm～500μm的离子交换树脂粉末。平均粒径小于1μm的离子交换树脂粉末会引起制造成本上升，并且可能难以均匀分散，并且相对使用小颗粒，平均粒径大于500μm的离子交换树脂粉末可以引起离子交换比表面积显著降低，以至于大幅降低每单位时间的离子吸附性能。可更优选离子交换树脂粉末的平均粒径为1μm～100μm。

同时，粘合剂可以在低于或等于离子交换树脂粉末(例如线型低密度聚乙烯(lldpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、基于聚乙烯(pe)的共聚物、聚丙烯(pp)、乙烯乙烯醇(eva)、乙烯辛烯橡胶(eor)等)的官能团未分解的温度下熔融，并且粘合剂可以与离子交换树脂粉末均匀混合，并且可以在没有特定限制的情况下使用，只要粘合剂可以粘合离子交换树脂粉末即可。例如，lldpe或eva可用作粘合剂。

粘合剂没有特别限制，但是可使用颗粒状树脂，并且粘合剂可以通过加工为粉末状进行使用，用于在熔融前与离子交换树脂均匀混合。作为粘合剂，可使用平均粒径为1μm～2,000μm、更优选1μm～700μm的粘合剂。

此时，当离子交换树脂粉末与粘合剂混合时，可优选粘合剂含量为10wt％～70wt％。当粘合剂含量低于10wt％时，在通过熔融挤出制造挤塑膜时溶体流动性较低，以至于不能容易地制造挤塑膜。当粘合剂含量超过70wt％时，离子交换树脂粉末可以被聚合物粘合剂完全包围，使得离子选择性可降低，并且挤出膜无法具有多孔性，由此增加离子吸附板的电阻。因此，可以降低离子吸附容量，或者可以降低水分解效率。更优选，粘合剂树脂的含量为30wt％～50wt％。

离子吸附板(包括阳离子吸附板和阴离子吸附板，并且除非另有提及，否则下文中以相同含义使用)可优选是挤塑膜。在实施例中，离子交换涂敷溶液可以涂敷在离子吸附板上，以形成离子交换涂层，并且离子吸附板可以用作根据实施例的两极离子交换板的基材。因此，可以优选使用挤塑膜作为离子吸附板，以便离子吸附板可以用作载体。

同时，可以通过使用挤塑膜作为离子吸附板的较容易的工艺制造挤塑膜，并且离子吸附板的制造成本可以显著降低。离子吸附板可能需要具有固定厚度以确保足够的离子吸附容量。当由离子交换树脂溶液制造板时，离子交换树脂溶液的量可以增加，导致较高的费用。干燥离子交换树脂溶液是耗时的。在干燥后，离子交换树脂溶液可以具有硬的物理性能。当以卷的形式卷曲时，已干燥的离子交换树脂溶液容易破裂。然而，在制造和使用挤塑膜的情况下，该问题得以解决。进一步，离子吸附板可以提供优点：可以通过在离子吸附板的一个表面上涂敷溶液形成离子交换涂层(形成为挤塑膜)形成显著降低的离子交换涂层的厚度。这将在下文更详细地描述。

通过使用、熔融并挤出如上所述的离子交换树脂粉末和粘合剂树脂混合物制造的挤塑膜可以用作离子吸附板。此时，离子吸附板可以是多孔的。离子吸附板可优选具有多孔结构，以吸附通过离子交换涂层交换的离子，并且可以降低离子吸附板的膜电阻以增加水分解效率。

同时，阳离子吸附板和阴离子吸附板的厚度没有特别限制，并且阳离子吸附板和阴离子吸附板可能需要具有它们可用作基材的厚度。例如，考虑到根据厚度的膜电阻和离子吸附容量，阳离子吸附板和阴离子吸附板各自的厚度可以是10μm～1,000μm更优选50μm～500μm。

随后，如图1所示，为了在较高离子选择性和低膜电阻的情况下改进水分解效率，离子吸附板110和210可以具有离子交换涂层120和220(包括阳离子交换涂层和阴离子交换涂层，并且除非另有提及，否则下文中以相同的含义使用)，所述离子交换涂层120和220在离子交换涂层120和220的具有相同极性的表面上。具体地说，阳离子交换涂层120可以在阳离子吸附板110的一个表面上形成，并且阴离子交换涂层220可以在阴离子吸附板210的一个表面上形成。

阳离子交换涂层和阴离子交换涂层可以分别包含具有阳离子交换基团的聚合物、和具有阴离子交换基团的聚合物。各离子交换树脂聚合物(包括阳离子交换聚合物和阴离子交换聚合物，并且除非另有提及，否则以相同的含义使用)可以在没有特别限制的情况下在本发明的实施例中使用，只要它们具有在本发明所述领域中常规使用的离子交换基团。

离子交换聚合物并不限于此，其可以是具有如下阳离子交换基团的阳离子交换聚合物：例如磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)、膦酸基(-po3h2)、次膦酸基(-hpo2h)、砷酸基团(-aso3h2)、硒酸基(-seo3h)等；以及具有如下阴离子交换基团的阴离子交换聚合物：例如季铵盐(-nh3)、伯胺至叔胺(-nh2,-nhr,-nr2)、季鏻基(-pr4)、叔锍基(-sr3)等。

具体地说，例如，离子交换聚合物可以是一种或两种或更多种选自如下的混合物：聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚苯醚、聚酯、聚酰亚胺、聚醚、聚乙烯、聚四氟乙烯和聚甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述离子交换聚合物并不限于此，并且只要可以具有阳离子交换基团和阴离子交换基团就可以使用。

各离子交换聚合物可以溶解于有机溶剂中，以制成涂敷溶液，涂敷在离子吸附板的一个表面上，并随后干燥。通过该干燥，可以蒸发有机溶剂。

可以根据离子交换聚合物类型，选择并使用合适的有机溶剂作为用于离子交换聚合物的有机溶剂，并且没有特别限制。可以使用选自以下的一种、或两种、或更多种的混合物：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、乙醇、甲醇和正己烷。可以仅优选使用有机溶剂，其中离子交换板的粘合剂并不溶解。

同时，阳离子交换涂层和阴离子交换涂层的厚度没有特别限制，并且阳离子交换涂层和阴离子交换涂层分别形成为例如200μm以下(不包括0)。如上所述，可以提供离子交换涂层以进一步改进离子选择性和水分解效率，并且由于该离子交换涂层的存在，可以充分获得该效果。然而，当离子交换涂层过厚时，可能发生膜电阻增加使得水分解效率降低的问题；因此，可以优选离子交换涂层的厚度不超过200μm。更优选，离子交换涂层的厚度可以为0.1μm至100μm。

更优选，离子交换涂层的厚度可形成为1μm至9μm。作为两极离子交换板，根据实施例的离子交换涂层可以提供以下功能：在制造两极离子交换板期间提供离子交换涂层之间的粘附性；以及在具有足够离子选择性的同时通过保持低膜电阻来改进水分解效率。因此，为了提供如上所述粘附性，离子交换涂层的厚度优选形成为1μm以上。同时，当离子交换涂层的厚度为9μm以上时，在离子交换涂层可以实现两极离子交换板的最终厚度增加的同时，离子交换涂层可以具有较少的为离子选择性贡献额外改进的作用，由此增加成本。

因此，如图1所示，可以获得根据实施例的阳离子交换膜100和阴离子交换膜200，并且根据实施例的两极离子交换板可以通过结合各离子交换膜100和200(包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，并且除非另有提及，否则以相同含义使用)制造，以便阳离子交换涂层120和阴离子交换涂层220可以彼此接触。

在阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的结合中，阳离子交换涂层120和阴离子交换涂层220可以彼此粘附，由此可以形成两极离子交换板。为了提供该粘附，可以优选在具有一定程度粘附性的离子交换涂敷溶液完全干燥前结合两层离子交换膜。

如果需要，在加热和加压的环境下进行结合，并且其环境没有特别限制。然而，可以优选在通过加热和加压，在离子交换聚合物的离子交换基团不会分解的范围内进行结合。

作为一个实施例，离子交换涂层可以进一步包含与离子交换聚合物一起的用于促进水分解的水分解催化剂。可以在没有特定限制的情况下使用水分解催化剂，只要其是不溶于水(作为材料)的粉末，并且可以更优选水分解催化剂包括金属氢氧化物纳米颗粒。作为水分解催化剂，金属氢氧化物纳米颗粒没有特别限制，并且可以使用氢氧化铁(feoh3、feoh2)或氢氧化铬(croh2)的纳米颗粒。

以100重量份的离子交换聚合物为基准，包含在离子交换涂层中的水分解催化剂可以以0.001重量份～0.01重量份的量包含。当添加少于0.001重量份的水分解催化剂时，可能发生其中通过水分解催化剂引起的水分解效应可能减少的问题。当添加大于0.1重量份的水分解催化剂时，可能会发生其中干燥时间增加且水分解催化剂可能引起颜色变化的问题。

同时，根据一个实施例，如图2所示，两极离子交换板可以进一步包括在阳离子交换涂层120和阴离子交换涂层220之间的水分解催化剂层300。可以提供水分解催化剂层300，以促进水分解，并且可以使用包含于离子交换涂层120和220中的水分解催化剂。

亦即，如实施例所述，在通过向离子交换涂层添加水分解催化剂改进水分解效率的同时，水分解催化剂层可以独立地形成在离子交换涂层之间。当形成水分解催化剂层时，离子交换涂层可以包含或不包含水分解催化剂。

可以通过将催化剂浆液(含有分散在溶剂中的水分解催化剂纳米颗粒)涂敷在阳离子交换膜或阴离子交换膜中一个的表面上，形成水分解催化剂层。例如，当水分解催化剂层形成在阳离子交换涂层表面上时，阴离子交换涂层可以通过阴离子交换涂层的粘附性粘附到水分解催化剂层形成于其上的阳离子交换涂层上。

异丙醇等可以用作溶剂，并且可以通过在干燥离子交换涂层后进行催化剂浆液的喷涂、通过对催化剂浆液干燥、以及通过蒸发溶剂可以形成由催化剂材料形成的水分解催化剂层。

此时，如果需要，水分解催化剂层的形成可以在加热和加压的环境下进行结合，并且其条件没有特别限制。然而，可以优选在通过加热和加压，离子交换聚合物的离子交换基团不会分解的范围内进行水分解催化剂层的形成。

随后，可以通过将离子交换膜(具有在其上形成的水分解催化剂层)结合到离子交换膜(没有在其上形成的水分解催化剂层、且具有不同极性)上来制造两极离子交换板，以便在水分解催化剂层作为边界的情况下离子交换涂敷溶液可以彼此接触。在结合中，可以优选在用于形成离子交换膜(在其上没有形成水分解催化剂层)的离子交换涂层的离子交换涂敷溶液在没有完全干燥的情况下具有一定程度的粘附性时，结合离子交换膜。

此时，如果需要，在加热和加压的环境下进行结合，并且其环境没有特别限制。可以仅优选在通过加热和加压，离子交换聚合物的离子交换基团不会分解的范围内进行结合。

根据一个实施例的两极离子交换板可包括对称结构。在一个实施例中，如图1所示，对称结构可以表示基于具有不同极性的离子交换涂层之间的边界，两极离子交换板可具有阳离子吸附板-阳离子交换涂层-阴离子交换涂层-阴离子吸附板的结构；并且如图2所示，对称结构可以表示基于水分解催化剂层，两极离子交换板具有阳离子吸附板-阳离子交换涂层-水分解催化剂层-阴离子交换涂层-阴离子吸附板的结构。此时，对称可以表示各层的堆叠顺序和构造对应于具有不同极性的各层的堆叠顺序和构造。

对称不仅仅限于各层、彼此对应、具有相同的厚度，亦即，阳离子吸附板和阴离子吸附板、以及阴离子交换涂层和阴离子交换涂层并不限于具有彼此相同的厚度。当根据一个实施例的两极离子交换板包括大量阳离子在用于使用和处理的水中时，为了去除包含在水中的阳离子，可能需要相当大程度的阳离子交换和吸附容量。这是因为阳离子吸附板和阴离子吸附板的厚度可以不同于阳离子交换涂层和阴离子交换涂层。

下文中，参考图3和图4，更详细地描述两极离子交换板的制造方法的示例性实施例。在制造方法的以下描述中，与上述提供的描述重叠的重复描述将会被省略。

图3a～3c是示意说明具有包括离子吸附板和离子交换涂层的结构的两极离子交换板的制造例的示意图，并且图4a～4d是示意说明具有如下结构的两极离子交换板的制造例的图：其中水分解催化剂层引入如图3a～3c结构中的具有两种极性的离子交换涂层之间。

如图3a～3c和4a～4d所示，可以提供阳离子吸附板110和阴离子吸附板210(参考图3a)。可以通过将离子交换树脂粉末和聚合物粘合剂混合、随后熔融并挤出该混合物，提供离子吸附板110和210作为挤塑膜。

随后，离子交换涂敷溶液可以涂敷在挤塑膜的离子吸附板110和210各自的一个表面上，然后可以干燥以去除有机溶剂，在所述离子交换涂敷溶液中具有相同极性离子交换基团的聚合物溶解在有机溶剂中。因此，可以分别制造离子交换膜100和200，其中离子交换涂层120和220分别形成于离子吸附板110和210的一个表面上(参考图3b)。

虽然附图中没有说明，但是离子交换涂层可以包含由金属氢氧化物纳米颗粒形成的水分解催化剂。

此外，如图3a～3c所示，两极离子交换板可以通过如下制造：加压并结合各离子交换膜100和200，以便具有各自极性的离子交换涂层可以相互接触。

同时，如图4a～4d所示，通过如下方式制造两极离子交换板：将包含金属氢氧化物纳米颗粒和溶剂的浆液作为水分解催化剂涂敷在阳离子交换膜100的阳离子交换涂层120上，并通过已涂敷的浆液形成水分解催化层300，通过放置阴离子交换膜200的阴离子交换涂层220以接触水分解催化剂层300，然后，加压并结合阴离子交换涂层220和水分解催化剂层300。

根据上述各实施例，可以在不使用化学试剂的情况下制造能够以电学方式吸附和解吸附离子的两极离子交换板。

发明实施方式

实施例

下文中，将参照实施例更详细地描述本发明。

实施例1

制造例1：多孔阳离子吸附板的制造

为了制造多孔阳离子吸附板，阳离子交换树脂(trilitecmp28,三阳公司(samyangcorporation))以1,700rpm的转速用气流粉碎机(airjetmill)(型号名称：netsch-condux，netsch公司)粉碎，以制备平均粒径2.5μm(最大10.2μm)的阳离子交换树脂粉末。

通过用球磨机使用40wt％的平均粒径400μm的lldpe粉末相对60wt％的阳离子交换树脂粉末制造混合物。此时，lldpe和阳离子交换树脂粉末用锆球和聚乙烯(塑料)罐混合24小时。

通过如下方式制造多孔阳离子吸附板：将具有20cm×20cm内部空间和200μm的厚度的不锈钢间隔物(spacer)放置于两块25cm×25cm大小的不锈钢板之间，在不锈钢间隔物之间均匀铺展6g混合物，并用热压机在150℃加热该混合物10分钟。

制造例2：多孔阴离子吸附板的制造

为了制造多孔阴离子吸附板，阴离子交换树脂(triliteamp28,三阳公司(samyangcorporation))以1,700rpm的转速用气流粉碎机(airjetmill)(型号名称：netsch-condux，netsch公司)粉碎，以制备平均粒径3.7μm(最大13.1μm)的阴离子交换树脂粉末。

通过用球磨机使用40wt％的平均粒径400μm的lldpe粉末相对60wt％的阴离子交换树脂粉末制造混合物。此时，lldpe和阴离子交换树脂粉末用锆球和聚乙烯(塑料)罐混合24小时。

通过如下方式制造多孔阴离子吸附板：将具有20cm×20cm内部空间和200μm的厚度的不锈钢间隔物(spacers)放置于两块25cm×25cm大小的不锈钢板之间，在不锈钢间隔物之间均匀分布6g混合物，并用热压机在150℃加热混合物10分钟。

制造例3：在多孔阳离子吸附板上形成阳离子交换涂层

基于100重量份的聚醚醚酮(peek)(450pf，dict，韩国)，在圆底四颈烧瓶中将peek溶解于10重量份的硫酸(98％)中，然后在80℃氮气气氛下，在搅拌的同时进行24小时的磺化反应，导致在-5℃添加蒸馏水的情况下沉淀聚合物。

磺化peek形成的阳离子交换树脂通过重复三次如下工艺进行制造：在真空烘箱中于80℃干燥所述沉淀的聚合物，将沉淀的聚合物溶解在二甲基乙酰胺(dmac)中，并在甲醇中对沉淀的聚合物进行再次沉淀，从而去除残留的硫酸，并且对获得的沉淀的聚合物进行干燥。

固体含量20wt％的阳离子交换涂敷溶液通过将干燥的磺化peek(speek)添加到dmac中进行制造。

此后，通过如下方式制造多孔阳离子交换膜：用刮棒涂布机将阳离子交换涂敷溶液(10μm)涂敷在制造例1中制造的多孔阳离子吸附板上，并在真空烘箱中于50℃干燥该已涂敷的阳离子交换涂敷溶液12小时，以形成阳离子交换涂层。

制造例4：水分解催化剂层的形成

催化剂层通过如下方式形成：将分散在异丙醇中的氢氧化铁(fe(oh)3)纳米颗粒喷涂到多孔阳离子交换膜(在其上形成制造例3中制造的阳离子交换涂敷溶液的涂层)的阳离子交换涂层表面，并干燥纳米颗粒。

制造例5：在多孔阴离子吸附板上形成阴离子交换涂层

通过将0.1wt％的过氧化苯甲酰、引发剂添加到0.5mol的苯乙烯、1.5mol的甲基丙烯酸甲酯和2.0mol的乙烯基苄基氯的混合溶液中，使得在80℃彼此反应24小时，从而制备聚合物配混物，所述聚合物配混物溶解在二甲基甲酰胺(dmf)中，然后在室温下与1.5mol的三甲基氯化铵(tma)反应，从而沉淀或分离甲醇，然后在室温下在真空中干燥，由此配制阴离子交换树脂。

固体含量20wt％的阴离子交换涂敷溶液通过将配制的(compounded)阴离子交换树脂添加到dmac中进行制备。

此后，通过如下方式制造在其上形成阴离子交换涂层的阴离子交换膜：用刮棒涂布机将阴离子交换涂敷溶液(10μm)涂敷在制造例2中制造的多孔阴离子吸附板上，并在真空烘箱中于50℃干燥该已涂敷的阳离子交换涂敷溶液30分钟。

所获得的阴离子交换膜具有以下状态：其中涂敷在阴离子吸附板上的阴离子交换涂层不具有流动性但是具有粘性。

两极离子交换板的制造

具有催化剂层的两极离子交换板通过如下方式制造：堆叠具有制造例4中制造的阳离子层的阳离子交换膜、以及在制造例5中制造的阴离子交换膜，以使得形成于阳离子交换膜上的催化剂层和形成在阴离子交换膜上的阴离子交换涂层相互接触，并且在70℃对已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜进行辊压，然后在真空烘箱中于50℃干燥该已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜12小时。

实施例2

阳离子交换膜可以按照与实施例1中相同的方式制造，不同的是：相对于100重量份的speek，0.01重量份的氢氧化铁纳米粉末添加到阳离子交换涂敷溶液中，根据实施例1中的制造例3将该溶液涂敷到阳离子吸附板上。

阴离子交换膜可以按照与实施例1中相同的方式制造，不同的是：相对于100重量份的配制的阴离子交换树脂，0.01重量份的氢氧化铁纳米粉末添加到阴离子交换涂敷溶液中，根据实施例1的制造例5将其涂敷到阴离子吸附板上。

具有催化剂层的两极离子交换板通过如下方式制造：堆叠阳离子交换膜以及阴离子交换膜，以使得形成于阳离子交换膜上的阳离子交换涂层和形成在阴离子交换膜上的阴离子交换涂层相互接触，并且在70℃对已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜进行辊压，然后在真空烘箱中于50℃对已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜干燥12小时。

比较例1

两极离子交换板通过如下方式制造：堆叠在制造例3和5中制造的阳离子交换膜以及阴离子交换膜，以使得各离子交换涂层相互接触，并且在70℃对已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜进行辊压，然后在真空烘箱中于50℃对已堆叠的阳离子交换膜和阴离子交换膜干燥12小时。

试验例：水分解特性的确认

如图5所示，实施例1和2和比较例1的两极离子交换板的水分解特性使用2-隔室的非流动电池进行评估。此时，0.5mnacl溶液用作电解质，有效膜面积为0.785cm²，并且所施加的电流密度为ma/cm²。如图6所示，为了确认通过水分解产生的氢氧根离子的浓度，测定ph随时间的变化，并且水分解膜电位用使用一对ag/agcl参比电极的数字万用表测定。

由图6可以看出，比较例1的两极离子交换板(非催化剂bmp)具有高水平的水分解电压，约8v，但是实施例1和2的两极离子交换板(催化剂bpm)具有非常低的水分解电压，约3.7v。还可以看出，与具有水分解特性的商用两极膜(bp-1e，日本阿斯顿公司(japanastomcorporation))相比，实施例1和2的两极离子交换板(催化剂bpm)具有较低水平的水分解电压。因此，可以确认，制造了具有出色水分解特性的两极离子交换板。

比较例2

两极离子交换板可以按照与实施例1中相同的方式制造，不同之处分别是：在实施例1的制造例3中分别形成厚度为0.05μm的阳离子交换涂层和阴离子交换涂层，来制造阴离子交换膜。

比较例1中获得的两极离子交换板表示阳离子和阴离子交换膜并没有牢固粘结。确定阳离子交换膜和阴离子交换膜的粘附并不够，这是因为离子交换涂层的厚度薄。

虽然上文已经显示和描述了本发明的示例性施方式，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和变化。

100:阳离子交换膜

110:阳离子吸附板

120:阳离子交换涂层

200:阴离子交换膜

210:阴离子吸附板

220:阴离子交换涂层

300:水分解催化剂层