本技术涉及水电解制氢相关，且特别关于一种复合膜及其制备方法。
背景技术：
1、水电解制氢的工艺过程简单，能完全自动化，且对环境友好。目前，国内外的水电解制氢技术成熟，设备已经成套化和系列化。其中较代表性的水电解装置包括：固体聚合物电解质水电解槽、固体氧化物水电解槽和碱性水电解槽。
2、固体聚合物电解质(solid polymer electrolyte，spe)水电解槽的构造简单，且因为以水作为电解液，因此效率高、安全性高、性能稳定、寿命长，但是由于电极材料和聚合物薄膜的价格成本过高，还难以投入大规模使用。
3、固体氧化物水电解槽(solid oxide electrolyzer cells，soec)是由直流电源、阴极、阳极和氧化物电解质组成。电解时，电子从外电路进入到阴极，与阴极处的水分子反应生成h2和o2-，氢气在阴极处被收集，o2-则通过氧化物电解质迁移到阳极，失去电子生成o2。由于固体氧化物水电解槽电解水在高温600～1000℃下进行，电解效率很高。但是高温对电解槽材料的要求高，因此材料费用昂贵，短期内无法大规模投入使用。
4、碱性水电解槽制氢是目前最成熟的水电解制氢装置，因为操作简单、效率高，在工业上应用广泛。碱性水电解槽主要由电极和复合膜组成，电解槽内分为阳极室和阴极室，它们之间由复合膜隔开。电解槽内充满电解液，导电性良好。通常使用30％～40％的koh或naoh溶液作为电解液。在电解过程中，阳极产生氧气，阴极产生氢气，复合膜则用以防止氢气和氧气混合并允许溶液中氢氧根离子通过，确保电解过程持续进行。
5、传统的隔膜是由石绵制成。石棉呈纤维状结构，为多种硅酸盐类混合物组成的纤维束。具有耐化学腐蚀、耐高温、高抗张强度、亲水性强的特性。但石棉的溶胀性，一方面降低了隔膜整体的抗张强度，使得隔膜容易受到电解液和气体的冲击遭到破坏，另一方面溶胀后的隔膜内部电解液离子分布将影响电流密度的分布，使隔膜电阻增加，电解能耗升高。
6、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，pps)隔膜有望成为代替传统石棉隔膜的新型隔膜。聚苯硫醚具有机械性能好、耐高温和高浓碱腐蚀、电性能优良等特点。聚苯硫醚隔膜可以用于碱性水电解槽中，但是由于聚苯硫醚亲水性差，电解液不能充分进入到隔膜孔隙中，在电解过程中隔膜表面会出现微小气泡聚集的现象，这些现象都会增加隔膜电阻，导致能耗增加。聚苯硫醚溶解性差的特性也局限了聚苯硫醚制备隔膜方法。有学者将聚苯硫醚树脂熔融纺丝再编织制得聚苯硫醚编织隔膜，此方法能很好地克服了聚苯硫醚溶解性差的特点。提高聚苯硫醚隔膜亲水性。
7、聚砜(polysulfone，psf)，是一种以亚苯基砜为结构单元的高分子化合物，属于热塑型树脂，具有较强的抗氧化性、耐酸碱腐蚀能力强、溶解性能好、生产简单方便的优点。现有的多种制膜工艺均适用于聚砜隔膜的制备。但是聚砜隔膜亲水性差，在水电解过程中氢气和氧气微小气泡容易在隔膜表面聚集，影响电解液的流动，降低电流效率。聚砜隔膜亲水性差的特性大大降低了隔膜的性能，因此，如果能通过有效途径增强聚砜隔膜的亲水性，聚砜隔膜将在水电解隔膜领域具有更加优越的应用前景。
8、相转化法是目前制膜领域应用最广泛的制膜方法。相转化法制膜过程中主要是要形成聚合物富相和聚合物贫相，且在特定环境下分离聚合物富相和聚合物贫相，而聚合物富相就固化成膜。按照相分离过程方法的不同，又分为热诱导沉淀相分离法、溶剂蒸发沉淀相分离法、气相沉淀相分离法和浸没沉淀相分离法。其中浸没沉淀相分离法是制膜领域应用最广泛也比较成熟的制膜方法。在浸没沉淀相转换法制膜过程中，聚合物溶液首先通过涂布或流延的方式置于特定的模具上，然后将模具置于非溶剂中，在聚合物溶液的溶剂和非溶剂相互交换的过程中逐渐形成聚合物富相，最终固化成膜。在操作过程中通过对不同阶段影响因素如聚合物浓度、预蒸发时间、非溶剂(也称凝固浴)温度等的控制可以制得不同结构和性能的膜材料。
9、目前现行的复合膜主要结构为三层结构，两亲水层的厚度相同且，平均孔径相同，此种两侧均一且孔隙相同的复合膜，在碱性电解水应用中容易导致氢气和氧气混合，其离子传输能力和气密性不能兼顾，增加了复合膜的电阻。
10、另外，由于复合膜必须长时间承受电解液和生成气体的冲击，因此需要较高的机械强度，且在电解温度和碱性条件下复合膜需能够保持化学稳定。一般为了能在传导离子的同时可以有效隔开阴阳极产生的气体，因此复合膜的厚度较厚，通常在500μm以上。但随着涂层厚度增加，面电阻也会增加，且由于涂层主要成分为无机材料，厚度增加也将降低复合膜的机械强度。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提出一种复合膜，其特征在于，包含：基膜，所述基膜为多孔结构；第一亲水涂层，所述第一亲水涂层形成于所述基膜的一侧；以及第二亲水涂层，所述第二亲水涂层形成于所述基膜相对于所述第一亲水涂层的另一侧；其中，所述第一亲水涂层的厚度大于所述第二亲水涂层的厚度。
2、较佳地，所述第一亲水涂层的平均孔径小于等于所述第二亲水涂层的平均孔径。
3、较佳地，所述复合膜的厚度小于500μm；且/或所述基膜的厚度是150至200μm；且/或所述第一亲水涂层的厚度是100至180μm；且/或所述第二亲水涂层的厚度是20至110μm。
4、较佳地，所述基膜的多孔结构中填充有粒径120nm～500nm且/或粒径40nm～100nm的亲水无机颗粒。
5、较佳地，所述第一亲水涂层包括上亲水涂层和下亲水涂层，所述下亲水涂层位于所述基膜和所述上亲水涂层之间，其中所述上亲水涂层的厚度大于所述下亲水涂层。
6、较佳地，所述第二亲水层的平均孔径等于所述下亲水涂层的平均孔径，且/或所述第二亲水层的平均孔径大于等于所述上亲水涂层的平均孔径。
7、较佳地，所述复合膜的厚度小于500μm；且/或所述基膜的厚度是120至230μm；且/或所述第一亲水涂层的厚度是100至160μm；且/或所述第二亲水涂层的厚度是20至100μm；且/或所述上亲水涂层的厚度是60至100μm；且/或所述下亲水涂层的厚度是20至100μm。
8、较佳地，所述第一亲水涂层和所述第二亲水涂层中包括粒径120nm～500nm且/或粒径40nm～100nm的亲水无机颗粒。
9、本实用新型再提出一种碱水电解槽，其特征在于，包含：阴极、阳极、上文所述的复合膜，其中所述第一亲水涂层连接所述阴极，所述第二亲水涂层连接所述阳极。本实用新型再提出一种碱水电解槽，其特征在于，包含：阴极、阳极、上文所述的复合膜，其中所述上亲水涂层连接所述阴极，所述第二亲水涂层连接所述阳极。
10、本实用新型所提出的复合膜，由两亲水涂层分别涂布于基膜两侧组成，两亲水涂层和基膜形成三层结构。通过降低阳极亲水涂层厚度、保持或增加阴极涂层厚度，使之相较于既有的隔膜均具有更低的面电阻、更加的导电性、更高的机械强度，且可以有效节省涂覆的浆料，以及可以在确保复合膜功率密度的前题下，降低原料成本。
11、本实用新型更提出另一复合膜，基膜的一侧具有一亲水涂层，基膜的另一侧具有两亲水涂层。初次涂布时形成亲水涂层、基膜、亲水涂层的三层夹层结构，两亲水涂层将基膜固定在中间，之后在其中一亲水涂层外侧二次涂布另一亲水涂层，以增加复合膜的阻气性。
12、本实用新型提出的复合膜，基膜两侧的亲水层平均孔径不同，在进行水电解时，将复合膜具有小孔隙结构的亲水涂层靠近阴极侧可以有效提高复合膜的电解性能。
1.一种用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，包含：
2.根据权利要求1所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，所述第一亲水涂层的平均孔径小于等于所述第二亲水涂层的平均孔径。
3.根据权利要求1所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，所述基膜的多孔结构中填充有粒径120nm～500nm且/或粒径40nm～100nm的亲水无机颗粒。
5.根据权利要求1所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，所述第一亲水涂层包括上亲水涂层和下亲水涂层，所述下亲水涂层位于所述基膜和所述上亲水涂层之间，其中所述上亲水涂层的厚度大于等于所述下亲水涂层。
6.根据权利要求5所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，所述第二亲水涂层的平均孔径等于所述下亲水涂层的平均孔径，且所述第二亲水涂层的平均孔径大于等于所述上亲水涂层的平均孔径。
7.根据权利要求5所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的用于碱性电解水的复合膜，其特征在于，所述第一亲水涂层和所述第二亲水涂层中包括粒径120nm～500nm且/或粒径40nm～100nm的亲水无机颗粒。
9.一种碱水电解槽，其特征在于，包含：
10.一种碱水电解槽，其特征在于，包含：
