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摘要:本发明提供了一种膜电极及其构成的质子交换膜水电解槽。质子交换膜水电解槽包括膜电极,膜电极包括表面仿生化的质子交换膜及其两侧的阳极催化剂层、阴极催化剂层。膜电极的制备方法包括如下步骤:1制备表面仿生化的质子交换膜,用盐酸多巴胺溶液对表面仿生化的质子交换膜的表面进行处理;2将阳极催化剂和全氟磺酸树脂溶液混合形成阳极催化剂浆料;将阴极催化剂和全氟磺酸树脂溶液混合形成阴极催化剂浆料;3在质子交换膜的阴极侧喷涂步骤2阴极催化剂浆料干燥后得到阴极催化剂层;在质子交换膜的阳极侧喷涂阳极催化剂浆料,干燥后得到阳极催化剂层,最终得到电解水膜电极。本发明能有效降低电解槽的膜电阻,提高耐久性和活性。
主权项:1.一种质子交换膜水电解槽,其特征在于,包括膜电极,所述膜电极包括表面仿生化的质子交换膜及其两侧的阳极催化剂层、阴极催化剂层;所述表面仿生化的质子交换膜的制备方法,包括以下步骤:1利用电火花精密加工技术在铝合金基体上加工出仿生狗尾草叶的条纹结构得到铝合金模板,用聚二甲基硅氧烷胶液浇注、除泡,固化后得到硅胶反模板;2配置质量浓度为30-40%的末端带-SO3Na的全氟磺酸树脂溶液,加入改性增强材料,搅拌均匀,高压釜中通入惰性气体后维持压力范围1.5-2Mpa和温度120-150℃,保温2-10h,然后自然冷却,得到改性增强材料掺杂的全氟磺酸树脂溶液;改性增强材料与末端带-SO3Na的全氟磺酸树脂水溶液的重量体积比为15-20gL;所述全氟磺酸树脂溶液的溶剂由水和乙醇组成,质量比20:30;3将步骤2所述的全氟磺酸树脂溶液涂覆于步骤1所述的硅胶反模板表面,加热温度100-120℃,干燥1-2h,自然冷却后离型分离,得到表面仿生化的质子交换膜,厚度为50-100μm;所述表面仿生化的质子交换膜的表面经过盐酸多巴胺溶液的处理。
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