【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电解槽，具体地讲，涉及一种膜电极及其制作方法、电解槽。
技术介绍
1、传统的化石燃料(煤炭、石油、天然气等)燃烧已经导致严重的环境污染和全球变暖等难题，并且这些能源在未来是不可持续发展的，无法解决其根本矛盾。氢能等清洁能源具有易获取性和高能量密度，是替代话说能源的最佳选择。质子交换膜电解水(protonexchange membrane water electrolysis，pemwe)具有结构紧凑、制氢效率高等特点，被认为是最具有潜力的电解水制氢技术。pemwe通过外加电势及催化剂作用，在阴极发生氢气析出(her)反应，阳极发生氧气析出(oer)反应，产生高纯的氢气能源。
2、膜电极作为电解槽的核心组件，在电解槽使用过程中起着催化和质子交换的作用，膜电极包括质子交换膜及位于质子交换膜两侧的催化剂层，现有的催化剂层为多孔结构，其通过涂覆或者喷涂的方式将催化剂浆料设置在质子交换膜的表面形成，其制备的催化剂层具有连续的表面，在电解槽使用过程中，纯水在电作用下在阳极产生氧气，在阴极产生氢气，氧气和氢气通过具有连续表面的催化剂层产生体积较大的气泡，气泡在脱离催化剂层向多孔扩散层流通的过程中对于催化剂层表面形成较大的“拉扯”作用，使得催化剂层的结构受到破坏，影响电解槽的使用。
3、因此，如何提升催化剂层在使用过程中的质量成为电解池产业急需解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请提出一种膜电极及其制作方法、设备、电解池，本申请的膜电极能够提升催化剂层在使
2、第一方面，本申请实施例提供一种膜电极，所述膜电极用于电解槽，包括：质子交换膜及位于所述质子交换膜至少一侧的催化剂层，所述催化剂层背离所述质子交换膜的一侧表面具有若干个间隔设置的凹槽。
3、在一些实施方式中，所述凹槽行列排布在所述质子交换膜表面。和/或相邻两个凹槽之间的距离为10μm～80μm。
4、在一些实施方式中，所述凹槽的深度为30μm～50μm；和/或所述凹槽的宽度为10μm～30μm。
5、在一些实施方式中，所述凹槽在所述质子交换膜上的总投影面积记为s1，与所述催化剂层接触的所述质子交换膜所在表面的面积记为s2，s1/s2＝(0.5～1)：9。
6、在一些实施方式中，所述催化剂层包括第一子催化剂层和第二子催化剂层，所述第一子催化剂层位于所述质子交换膜和所述第二子催化剂层之间，所述第一子催化剂层为平整层，所述第二子催化剂层包括若干个催化剂结构单元，相邻两个所述催化剂结构单元之间形成凹槽。
7、在一些实施方式中，所述第一子催化剂层的厚度小于所述第二子催化剂层的厚度。
8、在一些实施方式中，所述第一子催化剂层的厚度为2μm～3μm；和/或所述第二子催化剂层的厚度为5μm～8μm。
9、第二方面，本申请实施例提供一种膜电极的制作方法，包括如下步骤：
10、提供质子交换膜、第一催化剂浆料和第二催化剂浆料，所述第一催化剂浆料的固含量小于所述第二催化剂浆料的固含量；
11、将所述第一催化剂浆料涂覆在所述质子交换膜的至少一侧表面，形成平整层；
12、通过丝网印刷的方式，将所述第二催化剂浆料涂覆在所述平整层的表面，所述第二催化剂浆料在所述平整层的表面形成若干个间隔设置的凹槽，得到膜电极。
13、在一些实施方式中，所述第一催化剂浆料的固含量为30％～40％；和/或所述第二催化剂浆料的固含量为50％～60％。
14、第三方面，本申请实施例提供一种电解槽，所述电解槽包括第一方面所述的膜电极或第二方面所述的制作方法制作的膜电极。
15、本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
16、本申请的膜电极应用于电解槽中，其采用质子交换膜作为电解质，以水为反应物用于水的电解，本申请的膜电极包括质子交换膜及位于质子交换膜至少一侧的催化剂层，催化剂层表面具有若干个间隔设置的凹槽，即本申请催化剂层的表面为不连续结构，如此设置，一方面，不连续结构的催化剂层能够减少大体积气体或气泡的产生，另一方面，凹槽能够促进生成的气泡从催化剂层溢出，使得膜电极在使用过程中，凹槽中有液体流动，流动的液体扰动能够防止气泡或气体的再次聚集。此外，不连续结构的催化剂层为能够增大表面积，增大膜电极的反应面积，提升膜电极用于电解槽的使用效率。
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1.一种膜电极，其特征在于，所述膜电极用于电解槽，包括：质子交换膜及位于所述质子交换膜至少一侧的催化剂层，所述催化剂层背离所述质子交换膜的一侧表面具有若干个间隔设置的凹槽。
2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽行列排布在所述质子交换膜表面；和/或相邻两个凹槽之间的距离为10μm～80μm。
3.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽的深度为30μm～50μm；和/或所述凹槽的宽度为10μm～30μm。
4.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽在所述质子交换膜上的总投影面积记为S1，与所述催化剂层接触的所述质子交换膜所在表面的面积记为S2，S1/S2＝(0.5～1)：9。
5.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述催化剂层包括第一子催化剂层和第二子催化剂层，所述第一子催化剂层位于所述质子交换膜和所述第二子催化剂层之间，所述第一子催化剂层为平整层，所述第二子催化剂层包括若干个催化剂结构单元，相邻两个所述催化剂结构单元之间形成凹槽。
6.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述第
7.根据权利要求6所述的膜电极，其特征在于，所述第一子催化剂层的厚度为2μm～3μm；和/或所述第二子催化剂层的厚度为5μm～8μm。
8.一种膜电极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述第一催化剂浆料的固含量为30％～40％；和/或所述第二催化剂浆料的固含量为50％～60％。
10.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽包括权利要求1～7任一项所述的膜电极或权利要求8～9任一项所述的制作方法制作的膜电极。
...【技术特征摘要】
1.一种膜电极，其特征在于，所述膜电极用于电解槽，包括：质子交换膜及位于所述质子交换膜至少一侧的催化剂层，所述催化剂层背离所述质子交换膜的一侧表面具有若干个间隔设置的凹槽。
2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽行列排布在所述质子交换膜表面；和/或相邻两个凹槽之间的距离为10μm～80μm。
3.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽的深度为30μm～50μm；和/或所述凹槽的宽度为10μm～30μm。
4.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述凹槽在所述质子交换膜上的总投影面积记为s1，与所述催化剂层接触的所述质子交换膜所在表面的面积记为s2，s1/s2＝(0.5～1)：9。
5.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述催化剂层包括第一子催化剂层和第二子催化剂层，所述第一子催化剂层位...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，姜天豪，毕飞飞，胡鹏，蓝树槐，
申请(专利权)人：上海治臻新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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