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碱性水电解复合隔膜的制备方法及碱性水电解复合隔膜
申请号 CN202311236181.3 申请日 2023-09-25 公开(公告)号 CN117403276A 公开(公告)日 2024-01-16
申请人 同享(苏州)电子材料科技股份有限公司; 发明人 陆利斌; 刘毅; 黄后强;
摘要 本 发明 公开了 碱 性 水 电 解复合隔膜的制备方法及碱性水 电解 复合隔膜，其步骤如下：S1、铸膜液制备：采用聚砜和二 氧 化铈纳米颗粒和 纤维 素晶体作为原材料制作浆料；S2、采用聚苯硫醚网作为 支撑 体进行 热压 处理，利用热压法对支撑体进行热压处理；S3、带有支撑体的复合膜的制备：将热压处理好的聚苯硫醚网浸润在制备好的铸膜液中在带有刮刀装置的铸膜机中，制备一定厚度要求的隔膜，预 蒸发 适当时间后用去离子水进行相转换法，复合隔膜在去离子水中反复清洗后得到耐高温耐 腐蚀 且机械强度高和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜。本次发明的碱性水电解复合隔膜，方法简单、成本较低、易实现工业化产业发展并能保证产品的性能可靠， 质量 在线。
权利要求

1.一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤,
S1，制备铸膜液：将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；然后加入聚乙烯吡咯烷酮，同样在室温下充分搅拌，使得溶质完全均匀溶解；加入二氧化铈纳米颗粒和纤维素晶体，继续搅拌至均匀，接着进行脱气处理，得到均匀的铸膜液；
S2，进行支撑体复合膜的制备：将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到碱性水电解复合隔膜。
2.如权利要求1所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S2之间增加如下步骤：对聚苯硫醚网进行热压处理。
3.如权利要求1所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，所述聚砜树脂的质量份数为10份‑40份，所述N‑甲基吡咯烷酮的质量份数为40份‑150份。
4.如权利要求3所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，在加入N‑甲基吡咯烷酮的聚砜溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的质量份数为10份‑40份。
5.如权利要求4所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述二氧化铈纳米颗粒的纳米尺寸为10nm、30nm、50nm或100nm，二氧化铈纳米颗粒的质量份数为10份‑35份。
6.如权利要求4所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述纤维素晶体的质量份数为2份‑4份。
7.如权利要求1所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述聚苯硫醚网的网孔目数为40目或60目。
8.如权利要求1所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法，其特征在于：步骤S2中，对聚苯硫醚网进行热压处理，热压温度为50‑110℃，热压时间为3‑10min。
9.一种碱性水电解复合隔膜，包括聚苯硫醚网，其特征在于：所述碱性水电解复合隔膜将聚苯硫醚网作为基材，使用权利要求1至7中任意一项所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法制成，所述碱性水电解复合隔膜的厚度为0.5±0.05mm。
说明书全文

碱性水电解复合隔膜的制备方法及碱性水电解复合隔膜

技术领域

[0001] 本发明涉及隔膜制备技术领域，特别涉及碱性水电解复合隔膜的制备方法及碱性水电解复合隔膜。

背景技术

[0002] 随着经济不断发展以及“双碳”目标的提出，人们对能源的关注越来越多，因为他不仅是人类赖以生存和发展的重要因素，还是国家经济和社会发展的重要物质基础和保障。现如今，例如煤、石油以及天然气等传统化石能源大量使用，将造成能源日益枯竭，同时对环境造成了严重污染。因此大力开发可再生能源的发展是十分重要的。氢能作为理想、洁净高效的二次能源受到了全世界越来越多的关注，其操作简单、可循环利用、能量密度大等等优势是解决当前能源的有效途径。
[0003] 目前氢气的来源主要分为三类，灰氢、蓝氢和绿氢。其中灰氢是通过化石燃料燃烧所产生的氢气，与此同时会产生二氧化碳的排放，占全球排放的95％左右；蓝氢是将天然气通过蒸汽甲烷重整或者自然蒸汽重整制成，虽然天然气同属于化石燃料，但是其产生蓝氢的同时也会产生温室气体；而绿氢是通过再生能源(风能、核能、太阳能)所制造的氢气，其完全没有产生碳排放，但是受到目前技术和成本的限制，还没有实行大规模的应用。然而碱性水电解制氢技术相对成熟、且操作简单、对设备腐蚀性小、所制得的氢气纯度高、是实现广泛大规模应用的制氢方法。
[0004] 在碱性水电解槽中，阴阳极分别产生氢气和氧气，其中隔膜的存在至关重要，其能有效阻隔氢气和氧气的混合，从而达到生产纯净氢气目的。因此隔膜质量直接影响到氢气和氧气的纯度以及电耗问题，逐渐成为人们研究的热点。理想的隔膜材料应具备四大特性：第一，良好的离子电导率、高孔隙率、低电阻率；第二，高亲水性、高膈气性、耐腐蚀性；第三，孔隙小、厚度薄、尺寸稳定性好；第四，使用寿命长、制备成本低。
[0005] 据国内外报道，碱性水电解隔膜主要分石棉隔膜和非石棉隔膜两大类。早期大多数厂家大多数采用石棉布作为隔膜，具有价格低廉和绝缘性好的同时依旧存在着缺陷，例如在电解过程中，石棉易发生膨胀使得使用寿命大幅缩短，并且气体的冲击容易沿着厚度方法产生空洞，导致氢气气体纯度下降，并且石棉也是一种致癌物质，对人体健康和安全造成很大的威胁。非石棉隔膜主要分为有机高分子纤维编织形成的织物和有机‑无机复合隔膜两大类。其中有机高分子纤维编织形成的织物，主要是以聚苯硫醚(PPS)、聚砜类(PSF)为主，该类材料化学性能稳定，并且耐高温耐碱，但是其聚合物本身是疏水性质，因此需要对材料进行接枝、磺化处理或者织物进行后处理等手段，从而保持隔膜具有较好的润湿性。CN112159989A公开了一种多孔性支持体以及从支持体的一方的表面含浸于支持体的高分子多孔膜，虽然表现出较好的电解效果，但是经过亲水处理后的隔膜的机械强度大大降低，厚度受到一定的影响。CN110869538B公开了一种碱解强化隔膜，其特征在于多孔支撑体两侧包含不同多孔聚合物层，达到了气体阻隔并且不出现气泡陷阱以及隔膜中充分渗透电解液从而确保离子传导性，然而支撑体两侧的多孔聚合物层需要分步骤进行制备，制备复杂。
另外一种有机‑无机复合隔膜，将有机膜材料与无机材料相结合获得相应需求的隔膜。但通常也存在聚合物基质之间不相容，所产生的材料的机械稳定性随着时间的推移而下降、制备工艺复杂等等缺点。
[0006] 因此，基于以上技术缺点，开发一种制备工艺简单，可大面积、大批量生产并且隔膜表面均匀完整，具有良好的耐腐蚀性能和机械强度以及亲水性能的碱性水电解复合隔膜及其制备方法是十分重要的，这对推进碱性水电解制氢技术的发展具有深远意义。

发明内容

[0007] 本发明解决的技术问题是提供一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，通过该方法制成的碱性水电解复合隔膜不仅具有优异的高比强度和热稳定性，同时具有优异的亲水性能。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，包括以下步骤,
[0009] S1，制备铸膜液：将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；然后加入聚乙烯吡咯烷酮，同样在室温下充分搅拌，使得溶质完全均匀溶解；加入二氧化铈纳米颗粒和纤维素晶体，继续搅拌至均匀，接着进行脱气处理，得到均匀的铸膜液；
[0010] S2，进行支撑体复合膜的制备：将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到碱性水电解复合隔膜。
[0011] 进一步的是：在步骤S1和步骤S2之间增加如下步骤：对聚苯硫醚网进行热压处理。
[0012] 进一步的是：在步骤S1中，将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，所述聚砜树脂的质量份数为10份‑40份，所述N‑甲基吡咯烷酮的质量份数为40份‑150份。
[0013] 进一步的是：在步骤S1中，在加入N‑甲基吡咯烷酮的聚砜溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的质量份数为10份‑40份。
[0014] 进一步的是：所述二氧化铈纳米颗粒的纳米尺寸为10nm、30nm、50nm或100nm，二氧化铈纳米颗粒的质量份数为10份‑35份。
[0015] 进一步的是：所述纤维素晶体的质量份数为2份‑4份。
[0016] 进一步的是：所述聚苯硫醚网的网孔目数为40目或60目。
[0017] 进一步的是：步骤S2中，对聚苯硫醚网进行热压处理，热压温度为50‑110℃，热压时间为3‑10min。
[0018] 本发明还公开了一种碱性水电解复合隔膜，包括聚苯硫醚网，所述碱性水电解复合隔膜将聚苯硫醚网作为基材，使用上述所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法制成，所述碱性水电解复合隔膜的厚度为0.5±0.05mm。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明制备的具有耐高温耐腐蚀且机械强度高和亲水性好的碱性水电解复合隔膜及其制备方法。利用具有热稳定高、耐化学腐蚀性、阻燃性好、力学性能好的聚苯硫醚网作为支撑物，大大提高了隔膜的机械强度；二氧化铈具有较好的机械强度和优良的氧离子传输性能，对于聚合物的防腐蚀性能以及力学性能和导电性能均有不同程度的改善；电化学性质稳定的聚砜作为粘合剂；纤维素纳米晶体含有高羟基含量的晶体结构，不仅具有优异的高比强度和热稳定性，同时具有优异的亲水性能，有效改善聚砜复合隔膜的亲水性能以及热性能和机械性能。附图说明
[0020] 图1为本申请实施例的碱性水电解复合隔膜的制备方法的流程示意图。
[0021] 图中标记为：

具体实施方式

[0022] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0023] 如图1所示，本申请的实施例公开了一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，包括以下步骤,
[0024] S1，制备铸膜液：将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；然后加入聚乙烯吡咯烷酮，同样在室温下充分搅拌，使得溶质完全均匀溶解；加入二氧化铈纳米颗粒和纤维素晶体，继续搅拌至均匀，接着进行脱气处理，得到均匀的铸膜液；
[0025] S2，对聚苯硫醚网进行热压处理；
[0026] S3，进行支撑体复合膜的制备：将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到碱性水电解复合隔膜。
[0027] 具体的，在上述步骤S1中制备形成的铸膜液呈黏稠状态，因此其可以很好的附着在聚苯硫醚网上，并对聚苯硫醚网中的网孔进行填充。
[0028] 为了解决PPS网的平整度随着厚度的减小而降低，从而使得PPS网格在复合膜表面会出现暴露的问题，进而从而导致复合膜的透气性变高，因此采用热压法对PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。
[0029] 上述方法中，聚苯硫醚网具有热稳定高、耐化学腐蚀性、阻燃性好、力学性能好的特点，将其作为本复合隔膜的支撑，从而大大提高了本复合隔膜的机械强度，二氧化铈具有较好的机械强度和优良的氧离子传输性能，对于聚合物的防腐蚀性能以及力学性能和导电性能均有不同程度的改善，聚砜树脂作为粘合剂使用，其具有电化学性质稳定的特性，同时，纤维素晶体是含有高羟基含量的晶体结构，其不仅具有优异的高比强度和热稳定性，同时具有优异的亲水性能，有效改善复合隔膜的亲水性能以及热性能和机械性能。
[0030] 因此，本隔膜具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，同时具有机械强度高和亲水性好的特点。
[0031] 本实施例中，在步骤S1中，将聚砜树脂溶解在N‑甲基吡咯烷酮中，所述聚砜树脂的质量份数为10份‑40份，具体可为10份、30份、40份等，所述N‑甲基吡咯烷酮的质量份数为40份‑150份，具体可为40份、60份、100份、150份等。
[0032] 本实施例中，在步骤S1中，在加入N‑甲基吡咯烷酮的聚砜溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的质量份数为10份‑40份，具体可为10份、30份、40份等。
[0033] 本实施例中，所述二氧化铈纳米颗粒的纳米尺寸为10nm、30nm、50nm或100nm，二氧化铈纳米颗粒的质量份数为10份‑35份，具体可为10份、20份、35份等。
[0034] 本实施例中，所述纤维素晶体的质量份数为2份‑4份，具体可为2份、3份、4份等。
[0035] 本实施例中，所述聚苯硫醚网的网孔目数为40目或60目。
[0036] 本实施例中，步骤S2中，对聚苯硫醚网进行热压处理，热压温度为50‑110℃，具体可为50℃、80℃、110℃等，热压时间为3‑10min，具体可为3min、8min、10min等。
[0037] 本发明还公开了一种碱性水电解复合隔膜，包括聚苯硫醚网，所述碱性水电解复合隔膜将聚苯硫醚网作为基材，使用上述所述的碱性水电解复合隔膜的制备方法制成，所述碱性水电解复合隔膜的厚度为0.5±0.05mm。
[0038] 以下为本方法的具体实施例：
[0039] 实施例1
[0040] 一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其步骤如下：
[0041] S1，铸膜液制备：
[0042] 将12份的聚砜树脂溶解在50份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入12份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入15份尺寸为10nm二氧化铈(CeO2)纳米颗粒和3份的纤维素晶体(CNC)，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0043] S2，支撑体热压处理：
[0044] 采用热压法对40目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为60℃；热压时间设定为5min。
[0045] S3，支撑体复合膜的制备
[0046] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行20s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0047] 实施例2
[0048] 一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其步骤如下：
[0049] S1，铸膜液制备：
[0050] 将32份聚砜树脂溶解在120份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入35份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入30份二氧化铈(CeO2)(尺寸为10nm)纳米颗粒和3.5份纤维素晶体(CNC)，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0051] S2，支撑体热压处理：
[0052] 采用热压法对60目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为100℃；热压时间设定为6min。
[0053] S3，支撑体复合膜的制备
[0054] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行25s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0055] 实施例3
[0056] 一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其步骤如下：
[0057] S1，铸膜液制备：
[0058] 将32份聚砜树脂溶解在120份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入35份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入30份二氧化铈(CeO2)(尺寸为30nm)纳米颗粒和3.5份纤维素晶体(CNC)，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0059] S2，支撑体热压处理：
[0060] 采用热压法对60目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为100℃；热压时间设定为6min。
[0061] S3，支撑体复合膜的制备
[0062] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行25s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0063] 实施例4
[0064] 一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其步骤如下：
[0065] S1，铸膜液制备：
[0066] 将32份聚砜树脂溶解在120份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入35份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入30份二氧化铈(CeO2)(尺寸为50nm)纳米颗粒和3.5份纤维素晶体(CNC)，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0067] S2，支撑体热压处理：
[0068] 采用热压法对60目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为100℃；热压时间设定为6min。
[0069] S3，支撑体复合膜的制备
[0070] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行25s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0071] 实施例5
[0072] 一种碱性水电解复合隔膜的制备方法，其步骤如下：
[0073] S1，铸膜液制备：
[0074] 将32份聚砜树脂溶解在120份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入35份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入30份二氧化铈(CeO2)(尺寸为100nm)纳米颗粒和3.5份纤维素晶体(CNC)，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0075] S2，支撑体热压处理：
[0076] 采用热压法对60目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为100℃；热压时间设定为6min。
[0077] S3，支撑体复合膜的制备
[0078] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行25s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0079] 对比例1
[0080] S1:铸膜液制备：
[0081] 将32份聚砜树脂溶解在120份的N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中，以350r/min充分搅拌得到分散均匀的聚砜溶液；加入35份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，同样在室温下以同等转速搅拌使得溶质完全均匀溶解得到白色黏稠状混合物；加入30份二氧化铈(CeO2)(尺寸为100nm)纳米颗粒，混合搅拌至均匀，然后以80r/min的转速搅拌24h,进行脱气处理，得到均匀的铸膜液。
[0082] S2:支撑体热压处理：
[0083] 采用热压法对60目PPS网进行热处理，以提高PPS网的平面度。将热压温度设定为100℃；热压时间设定为6min。
[0084] S3:支撑体复合膜的制备
[0085] 将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上，将步骤S2处理好的聚苯硫醚网浸润在步骤S1中所得的铸膜液中，然后使用不锈钢刮刀刮除聚苯硫醚网表面多余的浇铸液，厚度控制在0.5±0.05mm之间，刮膜好的隔膜放置在空气静置，进行25s预蒸发，随后将浸润铸膜液的聚苯硫醚网依次置入多个含有去离子水的水池中反复多次浸泡清洗，进行相转化，直到水池中的去离子水不再浑浊，从而得到耐高温耐腐蚀且机械强度好和亲水性能好的碱性水电解复合隔膜(聚苯硫醚(PPS)网支撑聚砜/二氧化铈、纤维素晶体复合膜)。
[0086] 对比例2
[0087] 产品为纯聚苯硫醚(PPS)编织物隔膜，克重为600±20g/㎡。
[0088] 以下为上述实施例的实验结果：
[0089]   平均孔径(nm) 孔隙率(％) 水接触角(°) 断裂强度(MPa) 隔膜厚度(μm) 电阻值(Ω㎡)实施例1 60.2 70.2 86.3 2.98 532 0.29实施例2 59.8 65.4 83.2 3.21 530 0.26
实施例3 57.6 63.2 76.5 3.3 531 0.28
实施例4 56.1 60.2 70.9 3.42 528 0.26
实施例5 55.2 59.6 66.8 3.55 529 0.21
对比例1 66.5 72.3 95.4 2.63 545 0.45
对比例2 80.2 216.3 109.4 2.36 600 0.6
[0090] 具体测试方法为：
[0091] 1、孔径测试
[0092] 复合隔膜采用鼓泡法来测定隔膜的最大孔径。参照GB/T 2679.14‑1996标准。测试方法：压缩氮气从复合隔膜的一侧通过隔膜孔隙进入到另一侧液体中从而产生气泡，孔隙大小不同则所需要的压力也不同。根据压力公式计算出的孔径即为最大孔径。
[0093]
[0094] 其中γ为液体表面张力(mN/m)；θ为液体与隔膜之间接触角(°)；P为复合隔膜两侧的压力差(Pa)。
[0095] 2、孔隙率测试
[0096] 采用称重法测量复合隔膜孔隙率。选取一定面积的隔膜样品，首先无水乙醇充分浸泡，然后用去离子水进行置换。采用超声振荡使去离子水完全润湿隔膜的孔隙，中间需要换两次去离子水。测试前，用滤纸迅速擦掉附在隔膜表面的水分，用电子天平称量湿膜的质量。称量后的湿膜放入50℃的真空干燥箱内充分干燥，再次称量干膜的质量。然后按照公式计算隔膜孔隙率。
[0097]
[0098] 其中ω为复合隔膜的孔隙率；ρ为去离子水的密度(g/mL)；A为膜片面积(cm2)；L为湿态下隔膜片的厚度(cm)；mw和md分别为湿态下和干态下隔膜的质量(g)。
[0099] 3、水接触角测试
[0100] 采用德飞dataphysicsOCA25型仪器测量复合隔膜的水接触角。隔膜裁成20mmx20mm的试样，共3片；将裁剪好的试样用去离子水洗涤浸泡3次，放入50℃的真空干燥箱里充分干燥；将1μL纯水滴在待测膜表面并迅速抓拍图像照片。拟合图像中液滴外形曲线，计算接触角；取3片试样测量的平均值作为测量结果。
[0101] 4、断裂强度测试
[0102] 隔膜断裂强度参照标准：GB/T1040.3‑2006。将试样剪成宽度10mm‑25mm，长度不小于150mm的长条试样，选取三组测试其平均值。
[0103] 5、隔膜厚度测试
[0104] 采用千分尺测量复合隔膜的厚度，最小刻度为0.01mm，取五组平均值。
[0105] 6、复合隔膜面电阻值测试
[0106] 采用交流低阻仪测试复合隔膜的电阻值。将待测样品裁剪成复合测试夹板尺寸，放入氢氧化钾溶液中浸润1h，将氢氧化钾溶液注入电解池中测试，将电阻仪测试夹板夹住电解池电极，测得溶液电阻值R1，将隔膜放入待测电解池中，测得试样和溶液总电阻R2，按照以下公式计算得出隔膜面电阻。
[0107] R＝(R2‑R1)*S
[0108] 其中R为试样面积电阻值，Ω*cm2；R1为溶液电阻值Ω；R2为试样与溶液总电阻值Ω；S为隔膜测试面积cm2。
[0109] 结论：
[0110] 通过对比实施例1‑5的碱性水电解复合隔膜相对于未添加纤维素晶体的复合隔膜对比例1和纯聚苯硫醚(PPS)编织物隔膜，结果表明本方法制成的碱性水电解复合隔膜的平均孔径更小，孔隙率更高，可以更好的阻隔阳极测产生的氧气与阴极测产生的氢气的混合，使得制备的氢气的纯度更高，提高电解过程的效益和安全。
[0111] 通过对比实施例1‑5的碱性水电解复合隔膜相对于未添加纤维素晶体的复合隔膜对比例1和纯聚苯硫醚(PPS)编织物隔膜，结果表明本方法制成的碱性水电解复合隔膜水接触角更小，复合隔膜呈现较好的亲水性能，并且水接触角大小随着二氧化铈纳米颗粒尺寸变大而减小。
[0112] 通过对比实施例1‑5的碱性水电解复合隔膜相对于未添加纤维素晶体的复合隔膜对比例1和纯聚苯硫醚(PPS)编织物隔膜，结果表明本方法制成的碱性水电解复合隔膜呈现较高的断裂强度，较薄的隔膜厚度。
[0113] 通过对比实施例1‑5的碱性水电解复合隔膜相对于未添加纤维素晶体的复合隔膜对比例1和纯聚苯硫醚(PPS)编织物隔膜，结果表明本方法制成的碱性水电解有机‑无机复合隔膜的电阻值更小，电流效率更高。
[0114] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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