电解水制氢用隔膜及其制作方法、水电解装置制造方法及图纸

本申请提供了一种电解水制氢用隔膜及其制作方法、水电解装置，涉及电解水制氢技术领域，该电解水制氢用隔膜应用于水电解装置，包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆支撑层的表面、且至少填充通孔的部分，亲水浆料层具有多个微孔，亲水浆料层包括聚合物树脂和无机纳米亲水粒子、且无机纳米亲水粒子掺杂于聚合物树脂中；聚合物树脂包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，第二聚合物树脂的粘性大于第一聚合物树脂的粘性、且用于无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂。由此，第二聚合物树脂能够增强无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂之间的相互作用力，减少/避免无机纳米亲水粒子从亲水浆料层中脱落。从亲水浆料层中脱落。从亲水浆料层中脱落。

【技术实现步骤摘要】
电解水制氢用隔膜及其制作方法、水电解装置


[0001]本申请涉及电解水制氢
，尤其涉及一种电解水制氢用隔膜及其制作方法、水电解装置。

技术介绍

[0002]当今，在数种工业生产中常常使用氢气，氢气是一种重要的能源。而且，通过氢气与氧气结合，得到的产物为水，在此类反应中不会产生对环境有影响的碳温室气体等，非常环保，使得氢气在今后的工业生产、社会生活中必将扮演越来越重要的角色。
[0003]氢气的来源非常多，其中，碱性电解水是生产氢气的一种重要来源。碱性电解水制氢的能量利用高效、氢气纯度高，且在整个电解过程中无污染，因此受到了越来越广泛的研究。
[0004]在碱性水电解装置中设置有隔膜，隔膜具有用来分隔电解产生的氢气和氧气、将氢氧根(OH
‑
)离子从阴极运送到阳极等功能。一般想要隔膜与碱性水电解装置同寿命，因此保证隔膜的稳定性非常重要。但是，目前的碱性水电解装置中，为了保证隔膜具有良好的传导OH
‑
的能力，会尽量降低隔膜的面电阻，对于例如具有多孔聚合物层的隔膜来说，需要尽量降低多孔聚合物层中的聚合物含量，以降低隔膜的面电阻，此时可能导致多孔聚合物层中的无机纳米颗粒从聚合物层脱落，造成多孔聚合物层中孔的孔径变大，从而影响产生的氢气的纯度、以及影响水电解装置的使用寿命等。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例提供一种电解水制氢用隔膜及其制作方法、水电解装置，该电解水制氢用隔膜中的第二聚合物树脂能够增强无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂之间的相互作用力，确保无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂结合牢固，在电解水制氢用隔膜使用过程中，无机纳米亲水粒子减少甚至避免从亲水浆料层中脱落。
[0006]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0007]一方面，提供了一种电解水制氢用隔膜，应用于水电解装置，所述电解水制氢用隔膜包括：
[0008]支撑层，具有多个通孔；
[0009]亲水浆料层，包覆所述支撑层的表面、且至少填充所述通孔的部分，所述亲水浆料层具有多个微孔，所述亲水浆料层包括聚合物树脂和无机纳米亲水粒子、且所述无机纳米亲水粒子掺杂于所述聚合物树脂中；所述聚合物树脂包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，所述第二聚合物树脂的粘性大于所述第一聚合物树脂的粘性、且用于粘结所述无机纳米亲水粒子与所述第一聚合物树脂。
[0010]可选的，所述亲水浆料层还包括表面活性剂，所述表面活性剂掺杂于所述聚合物树脂中、且用于使得所述第二聚合物树脂在所述水电解装置的强碱性环境下稳定。
[0011]可选的，所述第二聚合物树脂包括聚氟乙烯类树脂。
[0012]可选的，所述聚氟乙烯类树脂包括聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯中的任一种或者组合。
[0013]可选的，所述第二聚合物树脂的质量与所述无机纳米亲水粒子的质量的比值取值范围包括0.5
‑
10％。
[0014]可选的，所述表面活性剂包括氟碳两性活性剂、全氟非离子表面活性剂、全氟阴离子表面活性剂中的任一种或者组合。
[0015]可选的，所述亲水浆料层还包括致孔剂，所述致孔剂掺杂于所述第一聚合物树脂中；
[0016]所述致孔剂包括甘油、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、离子液体中的任一种或者组合。
[0017]另一方面，提供了一种水电解装置，包括阳极、阴极和上述的电解水制氢用隔膜，所述电解水制氢用隔膜设置在所述阳极和所述阴极之间。
[0018]再一方面，提供了一种上述的电解水制氢用隔膜的制作方法，所述制作方法包括：
[0019]提供具有多个通孔的支撑层；
[0020]在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分形成亲水浆料层。
[0021]可选的，所述在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分形成亲水浆料层包括：
[0022]在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分涂覆亲水浆料；
[0023]对所述亲水浆料进行相转化，固化形成亲水浆料层；
[0024]对支撑层和亲水浆料层进行洗涤、干燥、收卷。
[0025]本申请的实施例提供了一种电解水制氢用隔膜，应用于水电解装置，该电解水制氢用隔膜包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆支撑层的表面、且至少填充通孔的部分，亲水浆料层具有多个微孔，亲水浆料层包括聚合物树脂和无机纳米亲水粒子、且无机纳米亲水粒子掺杂于聚合物树脂中；聚合物树脂包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，第二聚合物树脂的粘性大于第一聚合物树脂的粘性、且用于粘结无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂。这样一方面，水电解装置中的电解液能够填充满亲水浆料层的微孔，该微孔能够使得氢氧根(OH
‑
)通过，形成了类似河流的传输通道，以实现亲水性电解水制氢用隔膜的导OH
‑
功能；另一方面，亲水浆料层中具有高粘结性的第二聚合物树脂能够增强无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂之间的相互作用力，确保无机纳米亲水粒子与第一聚合物树脂结合牢固，在电解水制氢用隔膜使用过程中，无机纳米亲水粒子减少甚至避免从亲水浆料层中脱落，从而减少甚至避免造成亲水浆料层中微孔的孔径变大，确保了产生的氢气的纯度、以及水电解装置的使用寿命等。
[0026]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例提供的一种电解水制氢用隔膜的结构示意图；
[0029]图2为本申请实施例提供的一种水电解装置的结构示意图；
[0030]图3为本申请实施例提供的一种电解水制氢用隔膜的制作工艺流程图；
[0031]图4为本申请实施例提供的又一种电解水制氢用隔膜的制作工艺流程图；
[0032]图5为本申请实施例提供的再一种电解水制氢用隔膜的制作工艺流程图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]在本申请的实施例中，采用“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本申请实施例的技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解水制氢用隔膜，其特征在于，应用于水电解装置，所述电解水制氢用隔膜包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆所述支撑层的表面、且至少填充所述通孔的部分，所述亲水浆料层具有多个微孔，所述亲水浆料层包括聚合物树脂和无机纳米亲水粒子、且所述无机纳米亲水粒子掺杂于所述聚合物树脂中；所述聚合物树脂包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂，所述第二聚合物树脂的粘性大于所述第一聚合物树脂的粘性、且用于粘结所述无机纳米亲水粒子与所述第一聚合物树脂。2.根据权利要求1所述的电解水制氢用隔膜，其特征在于，所述亲水浆料层还包括表面活性剂，所述表面活性剂掺杂于所述聚合物树脂中、且用于使得所述第二聚合物树脂在所述水电解装置的强碱性环境下稳定。3.根据权利要求1或2所述的电解水制氢用隔膜，其特征在于，所述第二聚合物树脂包括聚氟乙烯类树脂。4.根据权利要求3所述的电解水制氢用隔膜，其特征在于，所述聚氟乙烯类树脂包括聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯中的任一种或者组合。5.根据权利要求1或2所述的电解水制氢用隔膜，其特征在于，所述第二聚合物树脂的质量与所述无机纳米亲水粒子的质量的比值取值范围包括0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：何庆一，姚进，吴彬彬，于志伟，
申请(专利权)人：宁波中科氢易膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：