一体化膜电极的制作方法

本申请涉及电化学，具体而言，涉及一种一体化膜电极。

背景技术：

1、目前，电化学膜反应器作为实现电能与化学能高效转换的核心装置，在清洁能源、新型化工及环境治理等领域发挥着重要作用。膜电极组件（membrane electrodeassembly, mea，简称膜电极）是电化学膜反应器的核心功能组件，通常来讲，是离子交换膜、催化层与气体扩散层的集合体，为核心电化学反应提供了三相反应界面和离子传输通道，其结构设计与材料组成决定了反应动力学过程与传质行为，决定了膜反应器的反应速率、能耗及运行寿命，是提升电化学反应器效能的核心部件。

2、现有技术中，膜电极包括质子交换膜和直接在质子交换膜上构筑的多层催化层。其中采用湿化学还原法实现催化层在质子交换膜上的原位构筑，经分离与清洗处理后得到一体化膜电极。

3、但是现有技术中，由于在质子交换膜上构筑催化层，催化层与质子交换膜之间结合力弱，易导致物理剥离，催化层内部结构无序造成严重的传质阻力和催化剂浪费，导致一体化膜电极在催化活性和耐久性等方面的效果较差。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种一体化膜电极，用以解决了现有技术存在的上述问题，可极大提高一体化膜电极的催化活性和耐久性。

2、第一方面，提供了一种一体化膜电极，包括依次层叠结合的多孔导电基底、催化层和离子交换膜；

3、所述催化层是根据沉积法在所述多孔导电基底的表面制备得到的；所述离子交换膜是将预先配置的离子膜溶液涂布在承载基底表面后冷却得到的离子膜。

4、第二方面，提供了一种一体化膜电极的制备方法，应用于制备设备，包括：

5、基于获取的制备指令，根据沉积法在预设的多孔导电基底上制备催化层；

6、基于获取的涂布指令，在承载基底表面涂布离子膜溶液，以在所述承载基底表面形成半固化的离子交换膜；

7、若检测到所述离子交换膜的固化程度满足预设的固化条件，则生成控制指令；根据所述控制指令，控制所述催化层与所述离子交换膜接触，并在所述离子交换膜完全固化后，得到一体化膜电极。

8、第三方面，提供了一种一体化膜电极的制备装置，应用于制备设备，所述装置包括：

9、制备模块，用于基于获取的制备指令，根据沉积法在预设的多孔导电基底上制备催化层；

10、涂布模块，用于基于获取的涂布指令，在承载基底表面涂布离子膜溶液，以在所述承载基底表面形成半固化的离子交换膜；

11、接触模块，用于若检测到所述离子交换膜的固化程度满足预设的固化条件，则生成控制指令；根据所述控制指令，控制所述催化层与所述离子交换膜接触，并在所述离子交换膜完全固化后，得到一体化膜电极。

12、第四方面，提供了一种制备设备，该制备设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

13、存储器，用于存放计算机程序；

14、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

15、第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

16、本申请实施例提供的一种一体化膜电极，包括依次层叠结合的多孔导电基底、催化层和离子交换膜；催化层是根据沉积法在多孔导电基底的表面制备得到的；离子交换膜是将预先配置的离子膜溶液涂布在承载基底表面后冷却得到的离子膜。本方案中，以多孔导电基底为基底，原位制备催化层，可实现扩散层和催化层的化学集成；在离子交换膜成膜过程中，在离子交换膜固化率介于40-80%阶段引入催化层，实现离子交换膜和催化层的交叉紧密结合，实现电化学动力学和传质过程强化。所以，通过以上设计，构建了扩散层、催化层和离子交换膜紧密结合的一体化膜电极，有效强化了传质和电化学动力学过程，推动提升电化学膜反应器的效能，极大提高一体化膜电极的催化活性和耐久性。

1.一种一体化膜电极，其特征在于，包括依次层叠结合的多孔导电基底、催化层和离子交换膜；

2.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述离子膜溶液是采用狭缝涂布或刮涂的方式，涂布于所述承载基底表面。

3.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，在所述离子交换膜完全固化之前，所述催化层与所述离子交换膜的表面接触。

4.如权利要求3所述的膜电极，其特征在于，所述催化层以重力放置于所述离子交换膜的表面，以使所述催化层与所述离子交换膜的表面接触且所述催化层未沉陷穿过所述离子交换膜。

5.如权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述沉积法包括以下的任意一种：水热法、电沉积法和气相沉积。

6.一种一体化膜电极的制备方法，其特征在于，应用于制备设备，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，检测所述离子交换膜的固化程度是否满足预设的固化条件，包括：

8.一种一体化膜电极的制备装置，其特征在于，应用于制备设备，所述装置包括：

9.一种制备设备，其特征在于，所述制备设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6-7任一所述的方法。