本說明(ming)書涉(she)及用(yong)于產(chan)生綠色(se)氫(qing)的(de)水電解槽的(de)催化劑涂覆的(de)質子交(jiao)換膜，包括其部(bu)件(jian)和制造方法。

背景技術：

1、在水(shui)水(shui)解期(qi)間(jian)，氫在電(dian)化學(xue)電(dian)池的陰極產(chan)生，而氧在陽極產(chan)生。如果電(dian)化學(xue)電(dian)池由(you)可再生的電(dian)力供(gong)(gong)應提供(gong)(gong)動(dong)力，則以這種方式產(chan)生的氫被稱為綠色氫。

2、在(zai)(zai)實踐中，有幾種不(bu)同類(lei)型(xing)的(de)(de)電解(jie)(jie)槽(cao)構型(xing)可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)產生綠色(se)氫(qing)(qing)。產生高純(chun)度(du)氫(qing)(qing)和氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)水的(de)(de)電解(jie)(jie)可(ke)在(zai)(zai)堿性和酸(suan)性兩(liang)者電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系統中進行(xing)，并(bing)(bing)且使用(yong)(yong)(yong)這兩(liang)種類(lei)型(xing)的(de)(de)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系統的(de)(de)實際(ji)設備作為(wei)商(shang)業產品存(cun)在(zai)(zai)。那些基于(yu)酸(suan)性電解(jie)(jie)液(ye)的(de)(de)電解(jie)(jie)槽(cao)通常利用(yong)(yong)(yong)固體質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子傳導聚合(he)物(wu)(wu)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)膜或質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子交(jiao)換膜(pem)，并(bing)(bing)且被稱(cheng)為(wei)聚合(he)物(wu)(wu)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)膜水電解(jie)(jie)槽(cao)或質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子交(jiao)換膜水電解(jie)(jie)槽(cao)(pemwe)。催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑涂覆(fu)的(de)(de)膜(ccm)可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)pemwe的(de)(de)電池(chi)內，其(qi)包(bao)(bao)括(kuo)在(zai)(zai)一側涂覆(fu)用(yong)(yong)(yong)于(yu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)析氫(qing)(qing)反應的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑和在(zai)(zai)另(ling)一側涂覆(fu)用(yong)(yong)(yong)于(yu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)析氧(yang)(yang)(yang)反應的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子交(jiao)換。通常，對(dui)于(yu)pemwe，陰極(ji)(ji)(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑材(cai)料包(bao)(bao)括(kuo)鉑。陽極(ji)(ji)(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑通常包(bao)(bao)括(kuo)銥(yi)(yi)或氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銥(yi)(yi)(irox)材(cai)料或含有銥(yi)(yi)和釕兩(liang)者的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)。

3、在ccm的(de)任一側添加附(fu)加層(ceng)以制造組(zu)件(jian)，有時稱為膜電極組(zu)件(jian)(mea)。這些附(fu)加層(ceng)可(ke)(ke)包括(kuo)ccm的(de)陽極側上的(de)多孔傳輸層(ceng)(ptl)和(he)陰極側上的(de)氣體擴(kuo)散層(ceng)(gdl)。這些層(ceng)可(ke)(ke)以或可(ke)(ke)以不直接附(fu)接到ccm。其他部件(jian)可(ke)(ke)包括(kuo)雙極板(ban)(ban)和(he)集電器板(ban)(ban)。此(ci)類組(zu)件(jian)的(de)堆疊構(gou)成包括(kuo)電力和(he)控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)pemwe系(xi)(xi)統(tong)(tong)。制造包括(kuo)電池(chi)框架、密封件(jian)和(he)壓板(ban)(ban)的(de)堆疊需(xu)要其他硬件(jian)。多個堆疊構(gou)成pemwe系(xi)(xi)統(tong)(tong)，其還(huan)包括(kuo)熱和(he)流(liu)體管理、系(xi)(xi)統(tong)(tong)控制、電源(yuan)供應和(he)氫調節系(xi)(xi)統(tong)(tong)。

4、電極(ji)需要(yao)貴金(jin)屬，諸如pt和(he)ir，這些金(jin)屬用于制造電極(ji)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。構成催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的金(jin)屬和(he)任何(he)支撐材料的化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學和(he)物(wu)(wu)理(li)形(xing)式(shi)可影(ying)響(xiang)所需貴金(jin)屬的量和(he)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)水電解槽應用中的性能特征(zheng)。用催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)涂覆(fu)由(you)離聚(ju)(ju)物(wu)(wu)形(xing)成的質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交換膜以(yi)形(xing)成催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)涂覆(fu)的膜(ccm)。催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)可被配(pei)制成油(you)墨并且沉積在(zai)(zai)膜上以(yi)形(xing)成ccm或(huo)從貼花轉移(yi)到膜上。油(you)墨配(pei)方和(he)/或(huo)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)的形(xing)式(shi)可影(ying)響(xiang)功能性能。例(li)如，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)油(you)墨可含(han)(han)有(you)離聚(ju)(ju)物(wu)(wu)或(huo)ptfe(聚(ju)(ju)四氟乙烯)或(huo)其(qi)(qi)他含(han)(han)氟聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)或(huo)聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)，其(qi)(qi)在(zai)(zai)層(ceng)干(gan)燥時充(chong)當(dang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的粘結劑(ji)(ji)。如果催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)與離聚(ju)(ju)物(wu)(wu)結合，則(ze)離聚(ju)(ju)物(wu)(wu)附(fu)加地充(chong)當(dang)離子(zi)(zi)(質(zhi)(zhi)子(zi)(zi))傳導介質(zhi)(zhi)以(yi)使質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)朝向(陰極(ji))或(huo)遠離(陽極(ji))電催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)表面(mian)上的活性位點移(yi)動(dong)。

5、現有(you)的(de)水(shui)電(dian)(dian)解槽(cao)系統的(de)一個問題是銥(yi)(yi)是其制造中的(de)關(guan)鍵(jian)組分，然(ran)而(er)在世界上能夠獲得的(de)銥(yi)(yi)的(de)量(liang)有(you)限并(bing)(bing)且(qie)昂貴。銥(yi)(yi)，或更具(ju)體地(di)講氧化(hua)銥(yi)(yi)材料(irox)用作產生氫(qing)的(de)pem水(shui)電(dian)(dian)解槽(cao)中的(de)陽極催化(hua)劑。氧化(hua)銥(yi)(yi)材料就以(yi)(yi)下方面(mian)而(er)言是特別有(you)利(li)的(de)：具(ju)有(you)足夠的(de)活性(xing)以(yi)(yi)催化(hua)所需的(de)析氧反應，還具(ju)有(you)足夠的(de)穩定性(xing)以(yi)(yi)經受住它們在pem水(shui)電(dian)(dian)解槽(cao)中所經受的(de)苛(ke)刻的(de)酸性(xing)和氧化(hua)性(xing)環境(jing)。然(ran)而(er)，由于(yu)銥(yi)(yi)的(de)稀缺性(xing)，需要(yao)開(kai)發提供千(qian)兆瓦(gw)功率(lv)/千(qian)克(kg)銥(yi)(yi)的(de)顯著增加(或相(xiang)反地(di)每(mei)單(dan)位功率(lv)-kgir/gw的(de)銥(yi)(yi)的(de)量(liang)的(de)降低)的(de)質子(zi)交換膜(mo)(mo)水(shui)電(dian)(dian)解槽(cao)系統。因此(ci)，需要(yao)改進電(dian)(dian)解槽(cao)系統，并(bing)(bing)且(qie)特別是此(ci)類系統的(de)催化(hua)劑涂覆的(de)膜(mo)(mo)。

6、在(zai)電(dian)(dian)解槽中(zhong)，陰極(ji)(ji)(ji)也(ye)稱為(wei)(wei)氫(qing)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)，并且是在(zai)此(ci)生(sheng)成氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)。陽(yang)極(ji)(ji)(ji)也(ye)稱為(wei)(wei)氧電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)，并且是在(zai)此(ci)生(sheng)成氧的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)。氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)任何過量交(jiao)換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)結果是在(zai)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)分子h2與分子o2的(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)(he)，由于o2中(zhong)5％至95％?h2的(de)(de)(de)(de)(de)寬(kuan)爆炸范圍，其(qi)是呈現顯著安全隱患的(de)(de)(de)(de)(de)潛在(zai)爆炸混合(he)(he)物。因此(ci)，盡(jin)管為(wei)(wei)了(le)pemwe的(de)(de)(de)(de)(de)有效操作和(he)最大性(xing)能，保持ccm內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子和(he)離子電(dian)(dian)阻盡(jin)可能低是重要的(de)(de)(de)(de)(de)，但是最小化穿過膜(mo)(mo)(mo)進入氧流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)任何氫(qing)交(jiao)換(huan)也(ye)是重要的(de)(de)(de)(de)(de)。傳統(tong)上，膜(mo)(mo)(mo)為(wei)(wei)125微(wei)米或更(geng)厚，因為(wei)(wei)需要限制此(ci)類氫(qing)交(jiao)換(huan)。然而，使用更(geng)厚的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)增加了(le)ccm內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子和(he)離子電(dian)(dian)阻。由于通過在(zai)pemwe中(zhong)使用更(geng)薄的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)加劇(ju)了(le)氫(qing)交(jiao)換(huan)，因此(ci)非(fei)常典(dian)型的(de)(de)(de)(de)(de)是利(li)用具有超過125μm，并且典(dian)型地(di)接近(jin)200μm或更(geng)厚的(de)(de)(de)(de)(de)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)。

7、因此，盡(jin)管通(tong)過在pemwe使用更薄的(de)(de)(de)pem將獲得改進的(de)(de)(de)性能，但(dan)因為(wei)增(zeng)加(jia)(jia)的(de)(de)(de)氫交換和(he)產(chan)生的(de)(de)(de)安全(quan)風險，實際上這是不可能的(de)(de)(de)。傳統(tong)上，pemwe中的(de)(de)(de)pem厚(hou)度(du)為(wei)125μm或更大以降低氫交換的(de)(de)(de)水平，但(dan)離子電阻的(de)(de)(de)伴隨(sui)增(zeng)加(jia)(jia)會嚴重限制pemwe性能。目(mu)前使用的(de)(de)(de)膜的(de)(de)(de)示(shi)例包括(kuo)nafiontmn115(厚(hou)度(du)125μm)和(he)nafiontmn117(厚(hou)度(du)175μm)。

8、因此(ci)，需要一種高(gao)性能(neng)pem，其限(xian)制氫(qing)交(jiao)換以降低(di)產(chan)生氫(qing)的(de)(de)水電(dian)解槽應用中的(de)(de)安(an)全風(feng)險(xian)，其還具(ju)有更低(di)的(de)(de)離子電(dian)阻(zu)，例如具(ju)有比(bi)常規(gui)的(de)(de)、當(dang)前使用的(de)(de)膜更低(di)的(de)(de)厚度或更高(gao)的(de)(de)傳導性。“高(gao)性能(neng)”是(shi)指pemwe可在盡(jin)可能(neng)高(gao)的(de)(de)電(dian)流密度下操作，具(ju)有盡(jin)可能(neng)高(gao)的(de)(de)電(dian)效率(即，低(di)電(dian)池(chi)電(dian)壓)。

9、johnson?matthey先前提交了(le)針對解(jie)決上述(shu)需要的(de)(de)(de)專(zhuan)利申請(qing)(公開為wo2018/115821)。wo2018/115821描述(shu)了(le)通過將三個膜(mo)(mo)(mo)(mo)層壓(ya)在(zai)一(yi)起來制造(zao)用于pem水電解(jie)槽的(de)(de)(de)ccm：涂(tu)覆(fu)(fu)有陰極催(cui)化(hua)劑(ji)層(析氫(qing)反(fan)應或(huo)her催(cui)化(hua)劑(ji)，諸如(ru)離聚(ju)物(wu)的(de)(de)(de)分散體中的(de)(de)(de)鉑黑(hei)(hei))的(de)(de)(de)第(di)一(yi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)；涂(tu)覆(fu)(fu)有陽極催(cui)化(hua)劑(ji)層(析氧反(fan)應或(huo)oer催(cui)化(hua)劑(ji)，諸如(ru)離聚(ju)物(wu)的(de)(de)(de)分散體中的(de)(de)(de)iro2黑(hei)(hei))的(de)(de)(de)第(di)二膜(mo)(mo)(mo)(mo)；以及涂(tu)覆(fu)(fu)有復(fu)合催(cui)化(hua)劑(ji)(諸如(ru)在(zai)離聚(ju)物(wu)的(de)(de)(de)溶液(ye)中負載在(zai)碳黑(hei)(hei)上的(de)(de)(de)鈀)以降低氫(qing)交換的(de)(de)(de)第(di)三膜(mo)(mo)(mo)(mo)，該第(di)三膜(mo)(mo)(mo)(mo)夾在(zai)第(di)一(yi)和第(di)二膜(mo)(mo)(mo)(mo)之(zhi)間。

10、wo2018/115821中描述的(de)層壓(ya)方法的(de)優點是它可(ke)以利用非(fei)常薄(bo)的(de)膜部件并且所得的(de)ccm也是薄(bo)的(de)。

11、在(zai)(zai)wo2018/115821中(zhong)(zhong)(zhong)公開的(de)(de)(de)(de)(de)示例(li)中(zhong)(zhong)(zhong)，三(san)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)每(mei)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)都是17μm厚的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)并(bing)且(qie)包括(kuo)來自旭硝子集團(tuan)(asahi?glass?group)的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)(ju)有(you)ptfe強化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)900ew?flemiontm離(li)聚物(wu)(wu)。將(jiang)二(er)(er)氧化(hua)鈰(shi)(shi)過氧化(hua)氫清除(chu)劑(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)涂(tu)(tu)覆在(zai)(zai)三(san)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)每(mei)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)側(ce)上(shang)(shang)。將(jiang)在(zai)(zai)離(li)聚物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)分散(san)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)包括(kuo)pt黑的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)涂(tu)(tu)覆在(zai)(zai)二(er)(er)氧化(hua)鈰(shi)(shi)層(ceng)(ceng)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)上(shang)(shang)，將(jiang)在(zai)(zai)離(li)聚物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)(zhong)包括(kuo)iro2黑的(de)(de)(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)涂(tu)(tu)覆在(zai)(zai)二(er)(er)氧化(hua)鈰(shi)(shi)層(ceng)(ceng)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)上(shang)(shang)，并(bing)且(qie)將(jiang)在(zai)(zai)離(li)聚物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)(zhong)包括(kuo)負載在(zai)(zai)碳黑上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)pd的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)催(cui)化(hua)劑(ji)沉積在(zai)(zai)二(er)(er)氧化(hua)鈰(shi)(shi)層(ceng)(ceng)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)終膜(mo)(mo)(mo)組(zu)部(bu)上(shang)(shang)。然(ran)后布置三(san)個(ge)(ge)(ge)催(cui)化(hua)劑(ji)涂(tu)(tu)覆的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)，其中(zhong)(zhong)(zhong)具(ju)(ju)有(you)復合(he)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)，夾在(zai)(zai)其他兩個(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)之間(jian)，使陽(yang)極(ji)(ji)和(he)陰極(ji)(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)面(mian)向外。中(zhong)(zhong)(zhong)心膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)被取向為使得(de)復合(he)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)面(mian)向承載陽(yang)極(ji)(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)部(bu)件(jian)。然(ran)后將(jiang)這三(san)層(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)壓以形成ccm。

12、雖然wo2018/115821中描述的層壓(ya)方法可(ke)產生與(yu)常(chang)規(gui)層壓(ya)方法相(xiang)比具有低(di)水(shui)平缺(que)陷的ccm，但是該方法仍(reng)產生在聚合物膜之間具有兩個層壓(ya)界面的ccm，并且(qie)不能完全避免(mian)與(yu)層壓(ya)相(xiang)關聯的問(wen)題。

13、仍然需要替代的(de)、改進的(de)膜和對(dui)應的(de)ccm，其滿足以下特性中(zhong)的(de)一(yi)種或多種，優選(xuan)地全(quan)部：

14、強(qiang)度和高傳導性之間的良好平衡(heng)；

15、低的(de)或(huo)至(zhi)少可接受的(de)h2交換水平；以(yi)及

16、沒(mei)有或者至少基本上(shang)沒(mei)有界面缺陷(xian)。

17、還需要：

18、選擇或開發用(yong)于(yu)此類ccm的合適的催化劑材料；

19、開發改(gai)進的催(cui)化(hua)劑(ji)油墨配方和(he)用以制造改(gai)進的催(cui)化(hua)劑(ji)層(ceng)的沉積方法；以及

20、提供優化的(de)水平和其他添(tian)加劑諸如自由基清除劑的(de)分布(bu)。

21、本說(shuo)明書(shu)旨在(zai)解決這些需要。

技術實現思路

1、如(ru)本說明(ming)書中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)述的(de)(de)(de)(de)用于水(shui)電(dian)解槽的(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑涂覆的(de)(de)(de)(de)膜(ccm)通過一種方法(fa)制造，該方法(fa)包括：形(xing)成(cheng)具有第(di)一表面(mian)和(he)第(di)二表面(mian)的(de)(de)(de)(de)離(li)聚(ju)物膜，該離(li)聚(ju)物膜包括強化(hua)劑材料(liao)(liao)；在(zai)該離(li)聚(ju)物膜的(de)(de)(de)(de)該第(di)一表面(mian)上形(xing)成(cheng)陽(yang)極(ji)催(cui)化(hua)劑層(ceng)；以(yi)及在(zai)該離(li)聚(ju)物膜的(de)(de)(de)(de)該第(di)二表面(mian)上形(xing)成(cheng)陰極(ji)催(cui)化(hua)劑層(ceng)，其中(zhong)(zhong)(zhong)該強化(hua)劑材料(liao)(liao)相對于該離(li)聚(ju)物膜的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)平(ping)面(mian)非對稱地分布，使得其平(ping)均位置比該陰極(ji)催(cui)化(hua)劑層(ceng)更接近該陽(yang)極(ji)催(cui)化(hua)劑層(ceng)。

2、該(gai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)可(ke)通過多層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)方法形(xing)成(cheng)，該(gai)方法包(bao)括：將離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)在(zai)(zai)液體(ti)載(zai)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)分散(san)體(ti)沉積(ji)到(dao)固體(ti)背(bei)襯層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)(shang)，并且至(zhi)少部分地干(gan)(gan)燥以形(xing)成(cheng)第一(yi)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)；將離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)在(zai)(zai)液體(ti)載(zai)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)分散(san)體(ti)沉積(ji)到(dao)該(gai)第一(yi)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)(shang)并且至(zhi)少部分地干(gan)(gan)燥以在(zai)(zai)該(gai)第一(yi)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)(shang)形(xing)成(cheng)第二(er)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)；以及(ji)任選地在(zai)(zai)該(gai)第一(yi)和(he)(he)第二(er)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)(shang)順序地沉積(ji)和(he)(he)干(gan)(gan)燥一(yi)個或多個另外的(de)(de)(de)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)以在(zai)(zai)該(gai)固體(ti)背(bei)襯層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)(shang)構(gou)建(jian)該(gai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)結構(gou)，其中(zhong)該(gai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)的(de)(de)(de)至(zhi)少一(yi)個離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)包(bao)括該(gai)強(qiang)化劑材料。

3、關于上述，已經發現(xian)非對稱地分(fen)布強化(hua)(hua)劑(ji)材料(liao)使得其(qi)平均位(wei)置(zhi)比陰(yin)極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)更接近(jin)陽極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)可能是有利的(de)。例(li)如，如果(guo)在(zai)離(li)聚物膜(mo)內(nei)提供單(dan)個(ge)強化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)，則其(qi)位(wei)置(zhi)比陰(yin)極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)更接近(jin)陽極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)。另選地，如果(guo)在(zai)離(li)聚物膜(mo)內(nei)提供兩(liang)個(ge)強化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)，則這些(xie)強化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)被定位(wei)成使得兩(liang)個(ge)強化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)之間(jian)的(de)中間(jian)點的(de)位(wei)置(zhi)比陰(yin)極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)更接近(jin)陽極(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)。

4、這種非對稱(cheng)構型(xing)是(shi)有(you)利的(de)一(yi)個(ge)潛在原因是(shi)，已經發(fa)現(xian)(xian)(xian)對于水電(dian)解槽應用中(zhong)的(de)ccm而言，具有(you)高質(zhi)量(liang)(liang)陽極(ji)(ji)催化劑(ji)(ji)層(ceng)(比陰極(ji)(ji)催化劑(ji)(ji)層(ceng)更重要(yao)，盡管該層(ceng)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)也是(shi)重要(yao)的(de))是(shi)非常重要(yao)的(de)。已經發(fa)現(xian)(xian)(xian)，使(shi)強化劑(ji)(ji)朝向陽極(ji)(ji)側傾斜對于確保在操作(zuo)期間(jian)制(zhi)造和維持最佳質(zhi)量(liang)(liang)的(de)陽極(ji)(ji)催化劑(ji)(ji)層(ceng)是(shi)有(you)利的(de)，陽極(ji)(ji)催化劑(ji)(ji)層(ceng)對于在水電(dian)解槽應用中(zhong)實現(xian)(xian)(xian)更好的(de)性能(neng)是(shi)關鍵的(de)。

5、按照上(shang)述方法提(ti)供(gong)了一(yi)種用于水電解(jie)槽的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)涂覆(fu)的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)，該(gai)(gai)(gai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)涂覆(fu)的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)包括：具(ju)有第(di)一(yi)表(biao)面(mian)和第(di)二(er)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)離聚物膜(mo)(mo)；在該(gai)(gai)(gai)離聚物膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)該(gai)(gai)(gai)第(di)一(yi)表(biao)面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)陽極(ji)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層；以及在該(gai)(gai)(gai)離聚物膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)該(gai)(gai)(gai)第(di)二(er)表(biao)面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)陰極(ji)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層，其中該(gai)(gai)(gai)離聚物膜(mo)(mo)包括強化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)材料，并且其中該(gai)(gai)(gai)強化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)材料相(xiang)對于該(gai)(gai)(gai)離聚物膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)中心平面(mian)非對稱地(di)分布(bu)，使(shi)得其平均位置比該(gai)(gai)(gai)陰極(ji)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層更接近該(gai)(gai)(gai)陽極(ji)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)層。

6、如果使用多(duo)(duo)個沉積和(he)干(gan)燥(zao)步驟來構建離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜結構，則(ze)離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜可(ke)由至(zhi)少3個、5個或7個離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)，不超過15個、12個或10個離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)，或者(zhe)由在由上述下限和(he)上限的(de)(de)任意組合限定的(de)(de)范圍內的(de)(de)許多(duo)(duo)離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)形成。離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)中的(de)(de)至(zhi)少一(yi)個離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)和(he)任選地(di)至(zhi)少兩個離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)除了離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)之(zhi)外可(ke)包括強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)劑(ji)材料。強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)劑(ji)材料可(ke)包括用離(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)(wu)(wu)浸漬的(de)(de)多(duo)(duo)孔(kong)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)劑(ji)聚(ju)(ju)(ju)(ju)合物(wu)(wu)(wu)(wu)層(ceng)(ceng)，該強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)劑(ji)材料任選地(di)是膨體(ti)聚(ju)(ju)(ju)(ju)四氟乙烯(xi)(eptfe)。

7、除了離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)劑(ji)(ji)分布中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)非對(dui)(dui)稱(cheng)性使得(de)其朝(chao)向陽極(ji)側傾斜之外，在(zai)(zai)其上制造催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量中出現(xian)另一種(zhong)非對(dui)(dui)稱(cheng)性。特別地，已(yi)經發(fa)現(xian)，當與在(zai)(zai)背(bei)襯層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)遠側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)側(即，由(you)沉(chen)積(ji)以形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最終層(ceng)(ceng)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian))相比(bi)時，由(you)與背(bei)襯層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)側(即，背(bei)襯層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)近(jin)(jin)側)為隨后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陽極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)積(ji)提供(gong)更(geng)(geng)好、更(geng)(geng)低缺陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)。如前所述，已(yi)經發(fa)現(xian)對(dui)(dui)于水電(dian)解槽(cao)應(ying)用(yong)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ccm而言，具有高質量陽極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)是非常重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因(yin)此，應(ying)當在(zai)(zai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這種(zhong)更(geng)(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)質量側上形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)陽極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)而不(bu)是陰(yin)極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)。當經由(you)多個沉(chen)積(ji)和干燥步(bu)驟(zou)將離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)構建至目標厚度時，情況尤其如此，該(gai)步(bu)驟(zou)可(ke)導致在(zai)(zai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頂部表(biao)面(mian)(mian)(mian)中構建缺陷(xian)(xian)。此外，在(zai)(zai)制造期間將添加劑(ji)(ji)(諸如強(qiang)化(hua)劑(ji)(ji)材(cai)料(liao)和自由(you)基還原劑(ji)(ji))包含到膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)中也可(ke)有助于在(zai)(zai)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頂部表(biao)面(mian)(mian)(mian)中形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)缺陷(xian)(xian)。因(yin)此，當制造此類(lei)多層(ceng)(ceng)合成(cheng)離(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)時，使用(yong)在(zai)(zai)背(bei)襯層(ceng)(ceng)近(jin)(jin)側形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)(geng)低缺陷(xian)(xian)外表(biao)面(mian)(mian)(mian)作為陽極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基板表(biao)面(mian)(mian)(mian)是尤其重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

8、此(ci)外，ccm結構中(zhong)(zhong)(zhong)另(ling)一個有利(li)(li)的(de)(de)非對稱(cheng)性(xing)涉及離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)膜(mo)(mo)、陰極催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)和(he)陽(yang)極催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)用(yong)(yong)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)的(de)(de)類型。有利(li)(li)地，陽(yang)極催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)與膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)的(de)(de)不同之(zhi)處(chu)在于(yu)，其具有以下(xia)一種或多種：比膜(mo)(mo)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)更高(gao)的(de)(de)當量質量；比膜(mo)(mo)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)更長的(de)(de)側(ce)鏈；和(he)/或與膜(mo)(mo)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)相(xiang)比側(ce)鏈中(zhong)(zhong)(zhong)不同的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學基團。相(xiang)比之(zhi)下(xia)，陰極催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)使(shi)(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)可(ke)與離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)使(shi)(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)相(xiang)同或類似。后(hou)面在本(ben)說明(ming)書中(zhong)(zhong)(zhong)提供(gong)用(yong)(yong)于(yu)不同層(ceng)(ceng)的(de)(de)不同離(li)(li)(li)聚(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)(wu)的(de)(de)示例。然而(er)，作(zuo)為一般觀點，注意(yi)到這是本(ben)文(wen)所(suo)述的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)涂覆的(de)(de)膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)令人驚訝地有利(li)(li)的(de)(de)非對稱(cheng)性(xing)的(de)(de)另(ling)一個示例。

9、最有(you)(you)利地，上(shang)述非對稱性(xing)被組合(he)以(yi)提供用于產生綠色氫(qing)的(de)水(shui)電解(jie)槽的(de)優化的(de)ccm，其具有(you)(you)：(i)朝向陽(yang)極(ji)(ji)側(ce)傾(qing)斜(xie)的(de)強化劑；(ii)離聚物膜(mo)與陽(yang)極(ji)(ji)側(ce)上(shang)的(de)催化劑層(ceng)(ceng)之間的(de)更好質量(liang)的(de)界面(mian)；以(yi)及(iii)陽(yang)極(ji)(ji)催化劑層(ceng)(ceng)中不同的(de)離聚物。

10、雖(sui)然上文(wen)已經概述了本說明(ming)書的(de)某(mou)些(xie)方(fang)(fang)(fang)面，但(dan)是(shi)應當注(zhu)意，在(zai)(zai)本說明(ming)書中描述了催(cui)化劑(ji)(ji)涂覆的(de)膜及(ji)其部(bu)件(jian)的(de)各個(ge)方(fang)(fang)(fang)面，包(bao)括包(bao)含強化劑(ji)(ji)層的(de)離聚物膜的(de)方(fang)(fang)(fang)面、陽極(ji)(ji)和(he)陰極(ji)(ji)催(cui)化劑(ji)(ji)層的(de)方(fang)(fang)(fang)面、設(she)置在(zai)(zai)催(cui)化劑(ji)(ji)層中的(de)催(cui)化劑(ji)(ji)的(de)方(fang)(fang)(fang)面、用于制造(zao)催(cui)化劑(ji)(ji)層的(de)油墨的(de)方(fang)(fang)(fang)面以及(ji)涉及(ji)制造(zao)方(fang)(fang)(fang)法的(de)方(fang)(fang)(fang)面。本說明(ming)書旨在(zai)(zai)單獨地(di)或以任何組(zu)合提供(gong)要求保護這些(xie)不同方(fang)(fang)(fang)面及(ji)其特征(zheng)的(de)基礎。