氢能是未来最理想的能源。电解水制氢有着广泛的发展前景。SPE电解水技术以其效率高、产气纯度高、安全、结构紧凑等优点,在电解水技术中占有相当重要的位置,但成本过高是制约其广泛应用的主要原因。研发价格便宜的膜、提高电极催化活性、降低催化剂载量、改进膜电极制备工艺、提高操作温度和压力、优化电解槽结构等都可以降低SPE电解水技术的成本。本课题从提高电极催化活性、降低贵金属催化剂载量和降低电极制作成本等方面着手,采用刷涂法和热沉积法制备阳极催化层,研究制备方法和制备条件对催化层性能的影响。采用刷涂法,以PVDF为粘结剂,DMF为溶剂,将IrO2颗粒粘结在Ti网上制成阳极催化层。通过扫描电镜、循环伏安、电化学交流阻抗谱表征和膜电极性能测试,发现粘结剂和催化剂比例为1.1、烘干的催化层的有效催化面积最大,催化层电阻最小,催化剂活性最高,组成电解池后性能最好。采用热沉积法,以DSA电极制备方法为基础,将H2IrCl6与CoCl2的混合溶液刷涂在钛网上,高温烧结并分别在450℃、500℃、550℃退火处理,得到IrO2-CoOx催化层。测试结果表明,随着退火温度的升高,催化剂结晶度增加,晶粒逐渐成长变大,导致有效催化面积减小。而且随着退火温度的升高Ti基体表面氧化也加剧,导致电极电阻增大。但结晶度增加会提高催化层电导率。因此,500℃退火处理的催化剂性能最好。催化剂有效催化面积与Co掺杂量呈“火山型”关系,500℃退火时,Co掺杂比例为0.3时催化剂有效催化面积最大,电解池电阻最小,电解池性能最好。上述两种方法相比较,采用热沉积法制备的催化层要好于刷涂法制备的催化层。