申请/专利权人：中国科学院大连化学物理研究所

申请日：2022-12-12

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118186490A

主分类号：C25B13/04

分类号：C25B13/04;C25B9/19;C25B1/04

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：本发明公开了一种碱水电解用复合膜材料，该类膜材料是将氧析出OER催化剂负载到聚合物膜基体上，利用膜表面的催化剂缩短传统碱水电解ALK装置中膜与电极间间距、降低OER侧过电位，提高传统碱水电解装置的工作电流密度；此外，聚合物膜基体表面的OER催化剂层可以有效阻止碱性隔膜多孔材料的气体渗透问题，提高气体纯度。

主权项：1.一种碱水电解用复合膜，其特征在于：所述复合膜的制备方法包括以下步骤：1将氧析出OER催化剂分散液负载到洁净的玻璃板或PET等基体上；2以高分子树脂为原料，将聚合物溶液负载到含有OER催化剂基体的OER催化剂层上；3将上述含有OER催化剂、聚合物溶液的基体通过烘干40℃～90℃烘干3～48h、或相转化或相分离将上述基体置于聚合物的非溶剂浴中，通过非溶剂浴中的非溶剂与聚合物溶液中溶剂交换的方法除去溶剂，得到含OER催化剂层的一体式复合膜材料；所述步骤1中的OER催化剂分散液由高分子粘结剂、OER催化剂、溶剂三部分构成，其中，高分子粘结剂与OER催化剂的质量比例为0.2：9.8～3：7，优选1：9～2：8，分散液的固含量为0.01wt％～10wt％；OER催化剂在一体式复合膜材料上的担量为0.2mgcm-2～4mgcm-2，优选0.8mgcm-2～1.5mgcm-2；或，所述步骤1中的OER催化剂分散液也可由OER催化剂、溶剂两部分构成，其中，分散液的固含量OER催化剂为0.01wt％～10wt％；OER催化剂在一体式复合膜材料上的担量为0.2mgcm-2～4mgcm-2，优选0.8mgcm-2～1.5mgcm-2；所述步骤1中的OER催化剂分散液中的高分子粘结剂为Nafion溶液、具有刚性链段结构的阳离子交换树脂如磺化聚砜、磺化聚酰亚胺、磺化聚醚酮类、磺化聚苯并咪唑中的一种或二种以上、具有刚性链段结构的高分子树脂如聚砜、聚醚砜、聚醚酮中的一种或二种以上、具有氮杂环结构的高分子树脂如聚苯并咪唑、吡啶或咪唑中的一种或二种以上接枝的氯甲基化聚砜中的一种或二种以上中的一种或二种以上；所述步骤1中的OER催化剂分散液中的OER催化剂为RuO2、Ir、IrO2、镍基催化剂如：雷尼镍、镍氧化物、镍氢氧化物、镍铁化物中的一种或二种以上、钴基催化剂如：钴氧化物、钴氢氧化物、钴磷化物中的一种或二种以上、铁基催化剂如：铁氧化物、铁氢氧化物中的一种或二种以上中的一种或二种以上；所述步骤1中的OER催化剂分散液中的溶剂为水、乙醇、异丙醇、二甲基亚砜DMSO、N,N’-二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮NMP、N,N’-二甲基甲酰胺DMF等中的一种或二种以上；当步骤1中的OER催化剂分散液中的溶剂中含有水、乙醇、异丙醇中的一种或二种以上时，将氧析出催化剂分散液负载到洁净的玻璃板或PET等基体上后需要挥发去除溶剂中所含有水、乙醇、异丙醇中的一种或二种以上；其他溶剂与聚合物树脂溶剂相同，不需考虑是否除去的问题；所述步骤2中的高分子树脂分为三类：第一类有机高分子树脂为磺化聚醚醚酮、聚苯并咪唑、季胺化的氯甲基化聚砜、吡啶或咪唑接枝的氯甲基化聚砜中的一种或二种以上；第二类有机高分子树脂为聚醚砜、聚砜、氯甲基化聚砜、聚醚酮、聚烯烃中的一种或二种以上；或，聚醚砜、聚砜、氯甲基化聚砜、聚醚酮、聚烯烃中的一种或二种以上与聚乙烯醇PVA、聚乙二醇PEG、聚乙烯吡咯烷酮PVP、磺化聚苯乙烯中的一种或二种以上共混而成，其中，聚乙烯醇PVA、聚乙二醇PEG、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮PVP、磺化聚苯乙烯中的一种或二种以上，加入目的主要是为了提高膜材料的亲水性，调控膜的微观结构，它们的加入量为第二类有机高分子树脂总质量的7％-60％；第三类有机高分子树脂为第一类有机高分子树脂与第二类有机高分子树脂中任一组分组合共混而成；第一类有机高分子树脂与第二类有机高分子树脂质量比例为99：1～1：99；所述步骤2中的溶剂为二甲基亚砜DMSO、N,N’-二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮NMP、N,N’-二甲基甲酰胺DMF等中的一种或二种以上。

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百度查询： 中国科学院大连化学物理研究所 一种碱水电解用复合膜及碱水电解装置

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