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CN116240569A - 碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用 - Google Patents

碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用 Download PDF

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CN116240569A
CN116240569A CN202310098049.4A CN202310098049A CN116240569A CN 116240569 A CN116240569 A CN 116240569A CN 202310098049 A CN202310098049 A CN 202310098049A CN 116240569 A CN116240569 A CN 116240569A
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alkaline water
water electrolysis
layer
finger
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王海辉
丁力
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Tsinghua University
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Abstract

本发明提供一种碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用，所述复合隔膜电极包括依次相连的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层和催化剂层B；其中，所述三维多孔层中含有支撑体。本发明先通过采用皮层、指状多孔层、三维多孔层这种特殊的异质结构设计，得到具有超高泡点的碱性水电解用隔膜，而且该隔膜具有极低的面电阻、亲水性和超快的浸润性；然后将电解水催化剂与隔膜直接耦合在一起制备隔膜电极用于碱性水电解过程，能有效降低传统碱性水电解过程中催化剂层与隔膜分离所产生的界面电阻，从而有效提升电解水过程的电流密度。

Description

碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及碱性水电解技术领域，尤其涉及一种碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用。
背景技术
随着世界经济的不断发展和人口的增加，人类对能源的需求日益增加，同时环境保护也不容忽视，因此，人们在迫切寻找一种不依赖化学燃料的、储量丰富的、清洁的新能源体系。清洁型能源氢能作为未来重要的能源载体之一，具有广泛的应用前景。其中，碱性水电解具有技术相对成熟，操作简单，对设备腐蚀性小，制得的氢气纯度高等特点，是实现大规模生产氢气的重要手段。
将通上直流电的两个电极(阴极和阳极)浸入电解液中，水被分解并在阴极和阳极分别产生H2和O2，其中隔膜被置于阴极和阳极之间以避免H2和O2混合，这个过程就是电解水，这样的装置称为电解槽。电解液一般为25％-30％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
理想的碱性水电解用隔膜，应具备良好的离子透过性、机械强度、气密性、电气绝缘性以及适宜的电解液渗透性等性能。其中，离子透过性，直接影响所用隔膜的碱性水电解槽的电解效率。提高隔膜的离子透过性可以降低隔膜的面电阻，从而提升碱性水电解槽的电解效率。机械强度，要求隔膜具备较好的机械强度以便能够经受电解槽的电极与隔膜之间的摩擦。气密性，要求隔膜具备阻隔气体的性能，电解生成的气体无法透过隔膜，也就是说隔膜只允许离子透过。电气绝缘性，是指隔膜不能导电，需要是绝缘状态。但现有技术中几乎没有能兼顾上述各种性能的碱性水电解用隔膜。
另外，为提高制氢效率，实际生产中会在阴极和阳极分别设置催化剂，分布在隔膜的两侧，然而催化剂与隔膜之间并非紧密接触存在一定的孔隙，给离子传输增加了阻力，从而导致电解水过程电流密度降低，提速效果并不理想。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用。
第一方面，本发明提供一种碱性水电解用复合隔膜电极，包括依次连接的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层和催化剂层B；其中，所述三维多孔层中含有支撑体。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述催化剂层A和所述催化剂层B中，一个为NiFe-LDH，另一个为Co2MnO4，其厚度均控制在5～10μm。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为30～50nm、300～500nm、100～200nm。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述指状多孔层的指状孔的宽度为2～10μm。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为1～5μm、200～250μm、100～150μm。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，以质量份数计，所述皮层包含3～9份无机纳米颗粒、80～90份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述指状多孔层和所述三维多孔层均包含40～60份无机纳米颗粒、40～60份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述无机纳米颗粒为钛酸锶、钛酸钡中的一种或组合；尺寸为10～200nm。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述有机高分子聚合物为聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、壳聚糖中的一种或多种。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述支撑体为PP网、PPS网、PP无纺布、PPS无纺布中的一种或多种。
根据本发明提供的碱性水电解用复合隔膜电极，所述支撑体的纤维直径为50～150μm，所述支撑体的孔径为100～400μm。
第二方面，本发明还提供上述碱性水电解用复合隔膜电极的制备方法，包括：
将无机纳米颗粒、有机高分子聚合物、粘结剂和溶剂混合，配制铸膜液；
将支撑体完全浸没在所述铸膜液中，将支撑体一侧的铸膜液刮平，制备出湿润状态的隔膜；将隔膜预蒸发，再将所述隔膜浸泡在水-有机溶剂的混合溶液中，通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，形成具有多孔结构的隔膜；
制备得到隔膜后，将催化剂与隔膜进行耦合。
根据本发明提供的制备方法，通过喷涂、离子溅射或电沉积将催化剂与隔膜进行耦合。
第三方面，本发明还提供一种碱性水电解装置，包括上述任一碱性水电解用复合隔膜电极。
本发明提供了一种碱性水电解用复合隔膜电极及其制备方法和应用，先通过采用皮层、指状多孔层、三维多孔层这种特殊的异质结构设计，得到具有超高泡点的碱性水电解用隔膜，而且该隔膜具有极低的面电阻、亲水性和超快的浸润性；然后将电解水催化剂与隔膜直接耦合在一起制备隔膜电极用于碱性水电解过程，能有效降低传统碱性水电解过程中催化剂层与隔膜分离所产生的电阻，从而有效提升电解水过程的电流密度。
附图说明
图1为本发明实施例中所制备隔膜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
第一方面，本发明提供一种碱性水电解用复合隔膜电极，包括依次相连的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层和催化剂层B；其中，所述三维多孔层中含有支撑体。
本发明采用皮层、指状多孔层、三维多孔层这种特殊的异质结构设计，不仅能得到具有超高泡点的碱性水电解用隔膜，而且该隔膜具有极低的面电阻、亲水性和超快的浸润性。其中三维多孔层中设置支撑体能够有效增强碱性水电解用隔膜的机械强度。同时，本发明将电解水催化剂与隔膜直接耦合在一起，可有效降低传统碱性水电解过程中催化剂层与隔膜分离所产生的界面电阻，从而有效提升电解水过程的电流密度。
在本发明的一些实施例中，所述催化剂层A和所述催化剂层B中，一个为NiFe-LDH，另一个为Co2MnO4，其厚度均控制在5～10μm。
催化剂NiFe-LDH能有效促进产氢，催化剂Co2MnO4能有效促进产氧，在本发明实施例中，可以设置催化剂层A为NiFe-LDH，催化剂层B为Co2MnO4，也可以设置催化剂层A为Co2MnO4，催化剂层B为NiFe-LDH，届时保证催化剂Co2MnO4连接电源正极，催化剂NiFe-LDH连接电源负极即可。
在本发明的一些实施例中，所述支撑体在所述三维多孔层中分布方式为水平嵌入所述三维多孔层中，其面积与所述三维多孔层的水平截面积相等。
在本发明的一些实施例中，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为30～50nm、300～500nm、100～200nm。
在本发明的一些实施例中，所述指状多孔层的指状孔的宽度为2～10μm。
本发明研究发现，将皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径以及指状多孔层的指状孔宽度设置在上述范围内，可以在不阻碍离子传输的同时具备气体阻隔性。
在本发明的一些实施例中，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为1～5μm、200～250μm、100～150μm。
本发明将皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度控制在上述范围内，从而将复合隔膜的整体厚度控制在约400μm范围内，这样有利于减小隔膜电阻。
在本发明的一些实施例中，以质量份数计，所述皮层包含3～9份无机纳米颗粒、80～90份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂。
在本发明的一些实施例中，所述指状多孔层和所述三维多孔层均包含40～60份无机纳米颗粒、40～60份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂。
需要说明的是，在具体实施例中，所述指状多孔层和所述三维多孔层的组成不必须完全相同，分别在上述范围内均可。
在本发明的一些实施例中，所述无机纳米颗粒为钛酸锶、钛酸钡中的一种或组合；尺寸为10～200nm。
现有技术中，无机纳米颗粒一般选自氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌中的一种或多种，本发明选用钛酸锶、钛酸钡中的一种或组合，具有更长时间的稳定性的优势。
在本发明的一些实施例中，所述有机高分子聚合物为聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、壳聚糖中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述支撑体为PP网、PPS网、PP无纺布、PPS无纺布中的一种或多种。
本发明所述PP网为由聚丙烯纤维编织而成的网。聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。聚丙烯纤维具有质轻、强度高、弹性好、耐腐蚀、具有电绝缘性等特点。
本发明所述PPS网为由聚苯硫醚纤维编织而成的网。聚苯硫醚纤维由聚苯硫醚经熔融纺丝制得。呈琥珀色，强度0.18～0.26N/tex，伸长率25～35％，初始模量2.65～3.53N/tex。具有良好的耐热性，主要用作高温过滤织物，耐受温度可达190℃。该纤维还具有优良的耐化学试剂和水解性，以及阻燃性能。
在本发明的一些实施例中，所述支撑体的纤维直径为50～150μm，所述支撑体的孔径为100～400μm。
进一步地，在本发明一些实施例中，所述支撑体为网状，其纤维直径为150μm，所述支撑体的孔径为400μm。
第二方面，本发明提供上述碱性水电解用复合隔膜电极的制备方法。
本发明提供的制备方法包括：将无机纳米颗粒、有机高分子聚合物、粘结剂和溶剂混合，配制铸膜液；
将支撑体完全浸没在所述铸膜液中，将支撑体一侧的铸膜液刮平，制备出湿润状态的隔膜；将隔膜预蒸发，再将所述隔膜浸泡在水-有机溶剂的混合溶液中，通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，形成具有多孔结构的隔膜；
制备得到隔膜后，将催化剂与隔膜进行耦合。
其中，所述溶剂选自二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种。
进一步地，通过喷涂、离子溅射或电沉积将催化剂与隔膜进行耦合。
第三方面，本发明提供上述碱性水电解用复合隔膜电极在电解水中的应用。
例如，本发明提供一种碱性水电解装置，包括上述任一碱性水电解用复合隔膜电极。
具体地，本发明的碱性水电解装置除了包括上述复合隔膜电极，还包括极板，极板上刻有电解液流道，还有垫片，用两侧极板通过垫片将复合隔膜电极压紧，通电时在阴极侧产生氢气，阳极侧产生氧气。
本发明的碱性水电解装置采用上述复合隔膜电极，可以提高碱性水电解装置的电解效率，而且安全性高，同时能有效降低传统碱性水电解过程中催化剂层与隔膜分离所产生的界面电阻，从而有效提升电解水过程的电流密度。
以下为具体实施例，所用原料若无特别说明，均为通过正规商业渠道获得。
实施例1
本实施例提供一种碱性水电解用复合隔膜电极，由依次连接的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层构成和催化剂层B；其中，三维多孔层中含有支撑体。
具体地，催化剂层A为NiFe-LDH，厚度为5um；催化剂层B为Co2MnO4，厚度为5um；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为30nm、300nm、100nm；其中指状多孔层的指状孔的宽度为2μm；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为3μm、200μm、100μm；
支撑体为PP网，PP纤维的直径为150μm，PP网的孔径为400μm，支撑体嵌入三维多孔层中，面积与三维多孔层水平截面积相等。
以质量份数计，皮层包含3份无机纳米颗粒(钛酸锶，粒径100nm)、90份有机高分子聚合物(聚醚砜)和0.5份粘结剂(聚乙烯醇)；
指状多孔层和三维多孔层均包含50份无机纳米颗粒(钛酸锶，粒径100nm)、50份有机高分子聚合物(聚醚砜)和0.5份粘结剂(聚乙烯醇)。
其制备方法如下：
S1、准备铸膜液组分：聚醚砜(质量分数5％)、钛酸锶(质量分数43％)、聚乙烯醇(质量分数2％)和溶剂(NMP，质量分数50％)；
S2、先将S1中的铸膜液组分混合搅拌10h，再将支撑体完全浸没在铸膜液中，随后采用隔膜制造装置(MSK-AFA-L1000刮涂机，下同)，利用平板刮刀，将支撑体一侧的铸膜液刮平；制备出湿润状态的复合隔膜；刮刀之间的狭缝设定为400微米；
S3、将上述湿润状态的复合隔膜顶蒸发10min，再放入相转液中进行相转化；相转化温度为20℃；相转液组成为水和NMP的混合液(体积比1:1)；相转化时间为10s。通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，从而形成多孔结构。
S4、经过相转化后，将膜晾干水分，切割保存，制得隔膜；
S5、采用喷涂法将催化剂层A喷涂至皮层表面，将催化剂层B喷涂至三维多孔层表面。
本实施例所得复合隔膜电极的结构示意图如图1所示。
实施例2
本实施例提供一种碱性水电解用复合隔膜电极，由依次连接的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层构成和催化剂层B；其中，三维多孔层中含有支撑体。
具体地，催化剂层A为NiFe-LDH，厚度为5μm；催化剂层B为Co2MnO4，厚度为8μm；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为35nm、357nm、140nm；其中指状多孔层的指状孔的宽度为2μm；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为3μm、200μm、100μm；
支撑体为PP网，PP纤维的直径为150μm，PP网的孔径为400μm，支撑体嵌入三维多孔层中。
以质量份数计，皮层包含9份无机纳米颗粒(钛酸钡，粒径200nm)、80份有机高分子聚合物(聚砜)和0.3份粘结剂(聚乙烯醇)；
指状多孔层和三维多孔层均包含60份无机纳米颗粒(钛酸钡，粒径200nm)、40份有机高分子聚合物(聚砜)和0.5份粘结剂(聚乙烯醇)。
其制备方法如下：
S1、准备铸膜液组分：聚砜(质量分数5％)、钛酸钡(质量分数43％)、聚乙烯醇(质量分数2％)和溶剂(NMP，质量分数50％)；
S2、先将S1中的铸膜液组分混合搅拌10h，再将支撑体完全浸没在铸膜液中，随后采用隔膜制造装置(MSK-AFA-L1000刮涂机，下同)，利用平板刮刀，将支撑体一侧的铸膜液刮平；制备出湿润状态的复合隔膜；刮刀之间的狭缝设定为400微米；
S3、将上述湿润状态的复合隔膜顶蒸发10min，再放入相转液中进行相转化；相转化温度为20℃；相转液组成为水和NMP的混合液(体积比1:1)；相转化时间为10s。通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，从而形成多孔结构。
S4、经过相转化后，将膜晾干水分，切割保存，制得隔膜；
S5、采用电沉积法将催化剂层A形成在皮层表面，将催化剂层B形成在三维多孔层表面。
实施例3
本实施例提供一种碱性水电解用复合隔膜电极，由依次连接的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层构成和催化剂层B；其中，三维多孔层中含有支撑体。
具体地，催化剂层A为Co2MnO4，厚度为8μm；催化剂层B为NiFe-LDH，厚度为5μm；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为40nm、300nm、134nm；其中指状多孔层的指状孔的宽度为2μm；
皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为3μm、200μm、100μm；
支撑体为PP网，PP纤维的直径为150μm，PP网的孔径为400μm，支撑体嵌入三维多孔层中。
以质量份数计，皮层包含6份无机纳米颗粒(钛酸锶，粒径10nm)、85份有机高分子聚合物(聚醚醚酮)和0.5份粘结剂(聚乙烯吡咯烷酮)；
指状多孔层和三维多孔层均包含40份无机纳米颗粒(钛酸锶，粒径10nm)、60份有机高分子聚合物(聚醚醚酮)和0.5份粘结剂(聚乙烯吡咯烷酮)。
其制备方法如下：
S1、准备铸膜液组分：聚醚醚酮(质量分数5％)、钛酸锶(质量分数43％)、聚乙烯吡咯烷酮(质量分数2％)和溶剂(NMP，质量分数50％)；
S2、先将S1中的铸膜液组分混合搅拌10h，再将支撑体完全浸没在铸膜液中，随后采用隔膜制造装置(MSK-AFA-L1000刮涂机，下同)，利用平板刮刀，将支撑体一侧的铸膜液刮平；制备出湿润状态的复合隔膜；刮刀之间的狭缝设定为400微米；
S3、将上述湿润状态的复合隔膜顶蒸发10min，再放入相转液中进行相转化；相转化温度为20℃；相转液组成为水和NMP的混合液(体积比1:1)；相转化时间为10s。通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，从而形成多孔结构。
S4、经过相转化后，将膜晾干水分，切割保存，制得隔膜；
S5、采用离子溅射法将催化剂层A形成在皮层表面，将催化剂层B形成在三维多孔层表面。
对比例1
本对比例提供一种碱性水电解用复合隔膜，为
Figure BDA0004072379750000111
PPS，购自TORAY公司。
对比例2
本对比例提供一种碱性水电解用复合隔膜，为ZIRFON PERL UTP 500，购自Agfa-Gevaert公司。
对比例3
本对比例提供一种碱性水电解用复合隔膜，其制备方法如下：
S1、准备铸膜液组分：聚芳醚砜(质量分数2％)、纳米氧化锆(粒径20nm，质量分数90％)、N-甲基吡咯烷酮(NMP，质量分数8％)，；
S2、先将S1中的铸膜液组分混合搅拌40h，再将支撑体完全浸没在铸膜液中，随后采用隔膜制造装置，利用平板刮刀，将支撑体一侧的铸膜液刮平；制备出湿润状态的复合隔膜；刮刀之间的狭缝设定为500微米；
本实施例支撑体采用聚丙烯纤维网，纤维直径30微米，网格宽度800微米，支撑体面积与隔膜面积保持一致；
S3、将上述湿润状态的复合隔膜放入相转液中进行相转化；相转化温度为40℃；相转液组成为水和NMP的混合液(体积比1:1)；相转化时间为20s。在此过程中，铸膜液中的有机高分子树脂发生凝固，溶剂溶于水中，高分子树脂和溶剂则会发生相分离，从而形成多孔结构。
S4、经过相转化后，将膜晾干水分，切割保存，制得隔膜。
性能测试
(一)对实施例的复合隔膜电极和对比例的复合隔膜进行性能测试，结果如表1所示。
其中，面电阻的测试方法如下：
将隔膜切割成小块，在30wt％的KOH溶液下浸泡1天后，用电化学工作站测试电阻。
泡点的测试方法如下：
将隔膜切割成小块，用高纯水浸润，放入泡压法膜孔径分析仪(BSD-PB)测试，在膜的一侧施加气体压强，待膜的另一侧检测到1mL/min的气流时，该压强视作隔膜的泡点。泡点的计算公式如下：
Figure BDA0004072379750000131
式中，D＝孔隙直径，单位μm；γ＝液体的表面张力，单位：dny/cm；θ＝接触角，单位：度；△P＝压差，单位KPa。
断裂强度采取本领域常规测试方法。
表1
Figure BDA0004072379750000132
(二)对隔膜进行孔径评测、厚度测试以及孔隙率计算，结果如表2所示。
孔径评测：利用泡点法测试膜的平均孔径，浸润液采用高纯水；
孔隙率计算：
孔隙率(％)＝(泡水湿膜重量-干膜重量)/水的密度/泡水湿膜的体积×100。
表2
Figure BDA0004072379750000133
Figure BDA0004072379750000141
(三)将本发明实施例1的复合隔膜电极组装成碱性水电解装置，与不进行催化剂耦合的情形下(即实施例1中不进行步骤S5，得到隔膜后按常规组装成碱性水电解装置)进行比较。
结果，本发明实施例1条件下，碱性水电解过程中，电流密度为1000mA/cm2的情形下，电解电压为1.7V，电解产生的氢气的纯度为99.98％，氧气的纯度为99.91％。
不进行催化剂耦合的情形下，碱性水电解过程中，在电流密度为1000mA/cm2的情形下，电解电压为1.93V，电解产生的氢气的纯度为99.94％，氧气的纯度为99.83％。
由此可见，在相同电流密度下，采用本发明的碱性水电解装置电解电压更低，说明能耗更低，电解效率更高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，包括依次连接的催化剂层A、皮层、指状多孔层、三维多孔层和催化剂层B；其中，所述三维多孔层中含有支撑体。
2.根据权利要求1所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，所述催化剂层A和所述催化剂层B中，一个为NiFe-LDH，另一个为Co2MnO4，其厚度均控制在5～10μm。
3.根据权利要求1所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的平均孔径分别为30～50nm、300～500nm、100～200nm；
和/或，所述指状多孔层的指状孔的宽度为2～10μm。
4.根据权利要求3所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，所述皮层、指状多孔层和三维多孔层的厚度分别为1～5μm、200～250μm、100～150μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，以质量份数计，所述皮层包含3～9份无机纳米颗粒、80～90份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂；
和/或，所述指状多孔层和所述三维多孔层均包含40～60份无机纳米颗粒、40～60份有机高分子聚合物和0.1～0.5份粘结剂。
6.根据权利要求5所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，所述无机纳米颗粒为钛酸锶、钛酸钡中的一种或组合；尺寸为10～200nm；
和/或，所述有机高分子聚合物为聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、壳聚糖中的一种或多种。
7.根据权利要求1-4任一项所述的碱性水电解用复合隔膜电极，其特征在于，所述支撑体为PP网、PPS网、PP无纺布、PPS无纺布中的一种或多种；
进一步地，所述支撑体的纤维直径为50～150μm，所述支撑体的孔径为100～400μm。
8.权利要求1-7任一项所述的碱性水电解用复合隔膜电极的制备方法，其特征在于，包括：
将无机纳米颗粒、有机高分子聚合物、粘结剂和溶剂混合，配制铸膜液；
将支撑体完全浸没在所述铸膜液中，将支撑体一侧的铸膜液刮平，制备出湿润状态的隔膜；将隔膜预蒸发，再将所述隔膜浸泡在水-有机溶剂的混合溶液中，通过相转化过程，表面发生快速相转化，形成致密皮层结构，内部发生延迟相分离，从表层至内部逐步形成指状多孔层和三维多孔层，形成具有多孔结构的隔膜；
制备得到隔膜后，将催化剂与隔膜进行耦合。
9.根据权利要求8所述的碱性水电解用复合隔膜电极的制备方法，其特征在于，通过喷涂、离子溅射或电沉积将催化剂与隔膜进行耦合。
10.一种碱性水电解装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的碱性水电解用复合隔膜电极。
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