碱性电解水制氢用的膜电极及其制备方法与流程

本发明涉及电解水，具体涉及一种碱性电解水制氢用的膜电极及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球对环保脱碳的日益关注以及可再生能源发电技术的进步，利用风电、光电和水电等可再生能源制氢是实现绿色氢能经济的重要途径。氢能可广泛应用于甲醇生产、油品加氢、合成氨、金属冶炼、供热及车用运输等。可再生能源总量增速显著，将成为主要能源之一，其发电成本随着技术的成熟和规模的扩大在不断下降，可再生能源制氢有望具备市场竞争力。另外，可再生能源制氢可消纳弃风、弃光和弃水电力，获得低成本氢气。

2、电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢、阴离子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢。其中，碱性电解水制氢技术最为成熟，已广泛应用于火电厂和精密电子产品生产等领域。该技术具有设备成本低、寿命长和稳健的优点，但仍存在电流密度低和电解能耗高的缺点。因此，降低电解水的过电势，提高电解能效和电流密度是解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的碱性电解水制氢电流密度低，电解能耗高的缺陷，提供一种电解水制氢用的膜电极，该膜电极能够降低电解水的过电位，提高电解水的能量效率和电流密度。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种碱性电解水制氢用的膜电极，该膜电极包括多孔隔膜和分别负载于所述多孔隔膜两侧的析氢催化剂和析氧催化剂；所述多孔隔膜选自聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚苯硫醚多孔膜中的一种。

3、本发明第二方面提供一种所述膜电极的制备方法，该方法包括：析氢催化剂和析氧催化剂的通过物理气相沉积法分别负载于多孔隔膜两侧。

4、与传统分离式的隔膜-ni网电极组合相比，本发明所述的膜电极采用更薄的高分子多孔隔膜，降低电解水的过电势，同时催化剂与隔膜形成牢固的粘结力，不易脱落，有助于提高膜电极电解水性能的稳定性；本发明通过磁控溅射法将析氢和析氧催化剂镀在高分子多孔隔膜两侧，催化剂分散度高，进一步降低电解水的过电位，提高膜电极电解水性能的稳定性。

技术特征：

1.一种碱性电解水制氢用的膜电极，其特征在于，该膜电极包括多孔隔膜和分别负载于所述多孔隔膜两侧的析氢催化剂和析氧催化剂；

2.根据权利要求1所述的膜电极，其中，

3.根据权利要求1或2所述的膜电极，其中，

4.根据权利要求3所述的膜电极，其中，

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的膜电极，其中，

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的膜电极，其中，

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的膜电极，其中，

8.根据权利要求7所述的膜电极，其中，

9.一种权利要求1-8中任意所述膜电极的制备方法，其特征在于，该方法包括：析氢催化剂和析氧催化剂各自通过物理气相沉积法分别负载于多孔隔膜两侧。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，析氢催化剂和析氧催化剂的通过磁控溅射法分别负载于多孔隔膜两侧；

技术总结
本发明涉及电解水技术领域，具体涉及一种碱性电解水制氢用的膜电极及其制备方法。该膜电极包括多孔隔膜和分别负载于所述多孔隔膜两侧的析氢催化剂和析氧催化剂；所述多孔隔膜选自聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚苯硫醚多孔膜中的一种。与传统分离式的隔膜‑Ni网电极组合相比，本发明所述的膜电极采用更薄的高分子多孔隔膜，降低电解水的过电势，同时催化剂与隔膜形成牢固的粘结力，不易脱落，有助于提高膜电极电解水性能的稳定性。

技术研发人员：邓甜音,徐永飞,何广利,杨峰,刘艳莹,梁萌,张增光,任杰
受保护的技术使用者：国家能源投资集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13