本发明涉及碱水电解槽复合隔膜，尤其涉及一种碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法。
背景技术：
1、氢能具有来源丰富、绿色低碳、应用广泛等优点，对能源战略转型的意义重大。利用可再生能源制氢不仅可以实现氢气的可持续生产，还能解决光伏、风力等发电方式存在的时空不稳定性和波动性问题，帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，是连接可再生能源和用户的桥梁，能够促进一次能源中可再生能源占比的提升。因此，研究可再生能源电解水制氢技术对当下及未来的能源发展具有关键性作用。
2、作为发展最成熟的电解水制氢技术，碱水电解制氢具有操作简单、成本低廉等优势，且已经实现大规模商业化应用。其中，隔膜在整个电解水系统中扮演着十分重要的角色，阻止因电解水生成的氢气与氧气渗透交叉导致的安全事故的发生，是碱水电解槽的核心部件。隔膜气密性的好坏直接决定氢气与氧气的纯度，影响电解水制氢的生产成本。隔膜的气密性越好，气体纯度越高，电解水系统所能承载的压力越高，从而降低能耗，甚至取消气体压缩装置。但是隔膜阻碍气体分子运动的同时，对氢氧根离子从阴极传输到阳极也造成了阻力，进一步表现为隔膜的面电阻增高，增加能耗。因此，隔膜的气密性与面电阻存在制约关系，即气密性越好，面电阻越大。因此高气密性、低面电阻的高性能复合隔膜制备对碱水隔膜的性能提升至关重要。
技术实现思路
1、本发明针对现有复合隔膜气密性与面电阻相互制约导致高气密性下复合隔膜面电阻大的问题，提出了一种碱水槽用高气密性、低面电阻的高性能复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
2、(1)将热塑性树脂溶解在有机溶剂中，再加入亲水性无机纳米颗粒、第二类功能性无机纳米填料，混合均匀，得到铸膜液；
3、(2)通过胶粘-剥离法增加支撑网基底的表面粗糙度，再利用化学修饰、共聚、交联剂或表面活性剂在基体表面引入活性基团；
4、(3)将支撑基底使用夹具绷紧，再由两侧的刮刀自下而上刮涂铸膜液；
5、(4)将涂布后的支撑网基底浸泡在非溶剂中，待有机溶剂完全置换后取出复合隔膜；
6、(5)使用去离子水清洗复合隔膜，并将其裁剪至合适的尺寸，保存在去离子水中。
7、进一步地，所述热塑性树脂包括聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺中的一种或多种组合。
8、进一步地，所述有机溶剂为n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、乙腈中的一种或多种的组合。
9、进一步地，亲水性无机纳米颗粒包括二氧化锆、二氧化铈、二氧化钛、硫酸钡中的一种或多种的组合。
10、进一步地，亲水性无机纳米颗粒粒径为10-100nm。
11、进一步地，第二类功能性无机纳米填料为具备氢氧根离子传输能力的金属有机框架(mofs)、共价有机框架(cofs)、层状双氢氧化物(ldhs)中的一种或多种组合。
12、进一步地，第二类功能性无机纳米填料的粒径为5-100nm。
13、进一步地，支撑网基底材质为pps；准备胶板，胶板基材采用玻璃；在胶板上均匀涂布聚氨酯胶和二氯甲烷混合物，其中丙烯酸胶和二氯甲烷的质量比1:10-1:20；将用于制备支撑网的pps片材粘接至胶板上，pps片材的长度长于胶板，使其具有两个延伸在外的抓手部；参在粘贴20-60秒后，通过抓手部将pps片材撕拉下来，由于聚氨酯胶对应胶板的玻璃基体的粘接力大于对pps的粘接力，而同时二氯甲烷对pps有溶解和软化作用，这样在撕拉过程中，胶板上的聚氨酯胶会将pps的部分表面物质粘黏剥离下来，从而在pps上形成粗化面；接下来，在pps片材的另一面上按照同样方法粗化，然后再将pps片材制备成pps支撑网。
14、进一步地，所述活性基团包括胺基、羟基、磺酸基、羧基中的一种或多种。
15、进一步地，所述非溶剂为去离子水、正丙醇、异丙醇、乙醇中的一种或多种组合。
16、(1)本发明中第二类功能性无机纳米填料既起到亲水的效果，又利于氢氧根离子的传导。通过引入第二类功能性无机纳米填料，构建膜内氢键网络，引入新的氢氧根离子传输机制(如grotthuss机制)，强化膜内氢氧根离子传递过程，大大降低隔膜孔结构等对面电阻的影响。
17、(2)本发明中第二类功能性无机纳米填料均选用二维形态，实现复合隔膜孔结构的可控调节。合适尺寸的第二类功能性无机纳米填料搭配特定粒径的球状无机纳米颗粒形成不同的堆叠结构，为调控复合隔膜的孔径分布提供了新的思路，可进一步提升复合隔膜的气密性。
18、(3)本发明提出的支撑网基底粘接-剥离法的粗化处理能够增加支撑网基底的表面粗糙度，增大涂层与支撑网基底的有效接触面积，提高结合强度，且不受材料限制，具有通用性。
19、(4)本发明针对支撑网基底进行表面改性，引入活性基团，提高支撑网基底材料的表面能，使其表面更易于与其他材料相互作用和黏附，改善相容性，提升涂层与支撑网基底的附着力。
20、本发明引入活性基团不仅有利于提高超薄复合隔膜的稳定性，还增加支撑网基底的亲水性，降低复合隔膜的面电阻，减小电解水的能耗。
21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
1.一种碱水槽用高性能复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，所述热塑性树脂包括聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺中的一种或多种组合。
3.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，所述有机溶剂为n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、乙腈中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，亲水性无机纳米颗粒包括二氧化锆、二氧化铈、二氧化钛、硫酸钡中的一种或多种的组合。
5.如权利要求4所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，亲水性无机纳米颗粒粒径为10-100nm。
6.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，第二类功能性无机纳米填料为具备氢氧根离子传输能力的金属有机框架(mofs)、共价有机框架(cofs)、层状双氢氧化物(ldhs)中的一种或多种组合。
7.如权利要求6所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，第二类功能性无机纳米填料的粒径为5-100nm。
8.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，支撑网基底材质为pps；准备胶板，胶板基材采用玻璃；在胶板上均匀涂布聚氨酯胶和二氯甲烷混合物，其中丙烯酸胶和二氯甲烷的质量比1:10-1:20；将用于制备支撑网的pps片材粘接至胶板上，pps片材的长度长于胶板，使其具有两个延伸在外的抓手部；参在粘贴20-60秒后，通过抓手部将pps片材撕拉下来，由于聚氨酯胶对应胶板的玻璃基体的粘接力大于对pps的粘接力，而同时二氯甲烷对pps有溶解和软化作用，这样在撕拉过程中，胶板上的聚氨酯胶会将pps的部分表面物质粘黏剥离下来，从而在pps上形成粗化面；接下来，在pps片材的另一面上按照同样方法粗化，然后再将pps片材制备成pps支撑网。
9.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，所述活性基团包括胺基、羟基、磺酸基、羧基中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的碱水电解槽用高性能复合隔膜的制备方法，其中，所述非溶剂为去离子水、正丙醇、异丙醇、乙醇中的一种或多种组合。
