CN114196966B - Pem水电解用质子膜与ccm一体化制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了PEM水电解用质子膜与CCM一体化制备方法及装置，装置采用多喷头和狭缝式涂布头组合式，多喷头可以将催化层多组份复合浆料不同组分各自独立在超短时间内实现喷涂，精确控制不同组分喷涂速率及雾化程度，解决催化剂浆料中不同催化剂、粘结剂在同种溶液中分散性差的问题；制备方法是在基底上依次完成基膜预处理层、催化层1、功能层1、复合增强膜、功能层2、催化层2等多层复合，实现PEM水电解复合增强膜与CCM催化层一体化制备；最终使PEM膜电极具有较低面电阻，较高的电导率、传质速率及化学耐久性，进而降低PEM电解水的成本，提升寿命。

Description

PEM水电解用质子膜与CCM一体化制备方法及装置
技术领域
本发明涉及质子交换膜水电解领域，尤其涉及一种PEM水电解用质子膜与CCM一体化制备方法及装置。
背景技术
氢能以其清洁无污染、高效、可储存和运输等优点，被视作最理想的能源载体。电解水制氢是目前获得纯氢最简单的方法，如果将其与可再生资源发电技术相结合，电解水可以作为大规模制氢技术，对环境的污染小、温室气体排放少、经济性较好，具有良好的应用前景。质子交换膜电解水技术是通过电解水生成氧气和氢气，水流入通道、经过扩散层扩散到质子交换膜阳极侧，在催化剂作用下电解产生氧气和氢离子，氧气随着未参加电解的去离子水通过含氧去离子水通道流出电解槽，而氢离子则穿过质子交换膜到阴极侧，然后生成氢气，并通过阴极扩散层流入氢气排出通道。
由于PEM水电解为高电位、强析气、富氧环境，因此膜电极材料需要具有良好的化学稳定性，同时也需要有足够好的电子电导性和导热性，因此选择同时具有高化学稳定性和高导电导热性的材料成为PEM水电解膜电极材料的关键。在研究中，质子交换膜的降解主要包括机械降解、热降解以及化学降解，其中化学降解是长期运行中质子交换膜的主要降解方式。对于PEM的化学降解，在燃料电池操作中，反应气体的渗透，催化剂铂的溶解与再沉积，过渡金属离子杂质以及自由基的生成等许多因素都会造成膜的化学降解；而在水电解条件下，常常伴随H2O2的产生，当过渡金属离子与H2O2共存时，H2O2易分解HO·&HOO·等自由基，进攻质子交换膜。目前普遍认为化学降解主要是自由基(HO·&HOO·)攻击聚合物膜的主链或侧链所致。因此，提高质子交换膜的化学稳定性成为一个十分重要的课题。
此外，在PEM水电解膜电极制备过程，由于阴阳极所选贵金属催化剂材料的不同，导致催化剂浆料的分散也具有不同的难度，浆料中各组分在不同溶剂中的分散度有较大差异，导致混合浆料制备的催化层均匀性欠佳，进而影响膜电极的电化学特性及适用寿命，因此优化膜电极制备工艺仍是目前急需解决的问题。并且，膜电极在运行过程中，所涉及的质子传导及机械强度仍是考察膜电极电化学性能及耐久性的重要指标。
发明内容
本发明的目的是提供一种PEM水电解用质子膜与CCM一体化制备方法及装置，旨在解决催化剂层各组分不均匀以及质子交换膜传导性差、机械强度低等问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一方面，本发明提供了一种PEM水电解用CCM制备方法，包括以下步骤：
(1)配置浆料：所述浆料包括预处理浆料、催化剂浆料I、催化剂浆料II、粘结剂浆料I、功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料II；
所述预处理浆料包括碳粉；所述粘结剂浆料I的溶质为短侧链全氟磺酸树脂，质量浓度为0.1-2％；所述功能纳米粘结剂浆料包括短侧链全氟磺酸树脂和功能纳米粒子，其中，短侧链全氟磺酸树脂的质量浓度为2-10％；
所述功能纳米粒子为纳米级磷酸化二氧化铈、磺酸化二氧化铈、磺酸化二氧化锰、纳米二氧化铈、纳米二氧化锰的一种或多种混合；所述粘结剂浆料I和功能纳米粘结剂浆料中的短侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF2SO3H、-OCF2CF2CF2SO3H、-OCF2SO3H；
所述粘结剂浆料II的溶质为长侧链全氟磺酸树脂，所述长侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H；
(2)将预处理浆料喷涂于基底膜的正面，干燥后在基底膜上形成涂层A；将催化剂浆料I和粘结剂浆料I分开上料同时喷涂于涂层A上，干燥后形成涂层B；
(3)在涂层B上涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至未完全干燥的粘态后，将粘结剂浆料II涂布于功能纳米粘结剂浆料的表面，初步干燥至未完全干燥的粘态后，在粘结剂浆料II的表面平铺一层聚四氟乙烯微孔膜；然后在聚四氟乙烯微孔膜未涂布的一侧涂布一层粘结剂浆料II，初步干燥至未完全干燥的粘态后，于粘结剂浆料II上再涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥形成凝胶态后，得到一侧附有催化剂层的复合增强膜；所述未完全干燥的粘态指的是溶剂含量70-95wt％；所述凝胶态指的是溶剂含量1-30wt％；；
(4)将催化剂浆料II和粘结剂浆料I分开上料同时在功能纳米粘结剂浆料的表面进行喷涂，干燥后形成复合增强膜上另一侧的催化剂层，得到所述CCM。
另一方面，本发明提供了一种上述方法所用的CCM制备装置，包括超声喷涂机，所述超声喷涂机包括吸附式加热台、安装在吸附式加热台上方的并由电气控制的第一驱动滑台、安装在第一驱动滑台上的喷头，所述喷头与供料系统管路连接，所述第一驱动滑台上的喷头数量为不少于4个，并构成喷头组，所述静电喷涂机内位于吸附式加热台的上方设有由电气控制的第二驱动滑台，所述第二驱动滑台中设有与供料系统连通的狭缝式涂布头，所述狭缝式涂布头的供料系统中至少包括两个储料桶分别与狭缝式涂布头连通，所述第一驱动滑台和第二驱动滑台均通过滑道组实现直线滑移运动，并可分别滑移至吸附式加热台的正上方。
本发明进一步设置为：所述喷头均包括呈方形的喷嘴本体，所述喷嘴本体沿其长度方向阵列设有多个半圆状的浆料导向凹槽，所述浆料导向凹槽均贯穿喷嘴本体的底端，所述浆料导向凹槽内均设有供浆料注入的注料管，所述注料管远离喷嘴本体的一端均与喷头组的供料系统连通，且所述喷头组的供料系统中也包括至少两个储料桶可分别与每个喷嘴本体内不同的浆料导向槽连通，所述喷嘴本体内均设有可对应至各个浆料导向槽处的出气通道，所述出气通道用于避免浆料从各个浆料导向凹槽处流出时出现偏流。
再一方面，本发明进一步公开了一种通过上述装置制备CCM的方法，包括以下步骤：
(1)配置浆料：所述浆料包括预处理浆料、催化剂浆料I、催化剂浆料II、粘结剂浆料I、配置功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料II；
所述预处理浆料包括碳粉；所述粘结剂浆料I的溶质为短侧链全氟磺酸树脂；所述功能纳米粘结剂浆料包括短侧链全氟磺酸树脂和功能纳米粒子；
所述功能纳米粘结剂浆料中短侧链全氟磺酸树脂的含量大于等于粘结剂浆料I中短侧链全氟磺酸树脂的含量；
所述功能纳米粒子为纳米级磷酸化二氧化铈、磺酸化二氧化铈、磺酸化二氧化锰、纳米二氧化铈、纳米二氧化锰的一种或多种混合；
所述粘结剂浆料I和功能纳米粘结剂浆料中的短侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF2SO3H、-OCF2CF2CF2SO3H、-OCF2SO3H；
所述粘结剂浆料II的溶质为长侧链全氟磺酸树脂，所述长侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H；
(2)将一张基底膜平铺于吸附式加热台上，将预处理浆料、催化剂浆料I、催化剂浆料II、粘结剂浆料I分别注入喷头组的各喷头内，同时将功能纳米粘结剂浆料和粘结剂浆料II分别注入与狭缝式涂布头连通的储料桶中；
首先，注入预处理浆料的喷头进行在基底膜正面的线性喷涂，多次喷涂并干燥后在基底膜上形成涂层A；
其次，注入催化剂浆料I和粘结剂浆料I的喷头同时进行在涂层A上的线性喷涂，多次喷涂并干燥后形成涂层B；
(3)采用狭缝涂布的方式在涂层B上涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至呈未完全干燥的粘态，同时狭缝式涂布模头内更换粘结剂浆料II，将粘结剂浆料II涂布于功能纳米粘结剂浆料表面，初步干燥至未完全干燥的粘态，再在粘结剂浆料II表面平铺一层聚四氟乙烯微孔膜；然后在聚四氟乙烯微孔膜未涂布的一侧涂布一层粘结剂浆料II，干燥至未完全干燥的粘态后，再涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至凝胶态后，即得到带有一侧催化剂层的复合增强膜；所述未完全干燥的粘态指的是溶剂含量70-95wt％；所述凝胶态指的是溶剂含量1-30wt％；；
(4)注入催化剂浆料II和粘结剂浆料I的两个喷头在步骤(3)中后涂布的功能纳米粘结剂浆料表面进行线性喷涂，多次喷涂并干燥后形成复合增强膜上另一侧催化剂层，最终得到所述CCM；
其中，喷涂或涂布任一浆料期间，吸附式加热台始终处于加热状态，热台温度为：25-75℃，真空度为-0.04至-0.2MPa；
将上述CCM、碳纸及塑料边框热压成型，制备成PEM水电解膜电极，热压温度为70-150℃。
本发明进一步设置为：
所述预处理浆料配置方式为：将碳粉加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到预处理浆料；所述碳粉为XC-72、乙炔黑、碳纳米管、石墨碳粉的一种或多种的混合；
所述催化剂浆料I配置方式为：将催化剂I加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到催化剂浆料I；所述催化剂浆料II配置方式为：将催化剂II加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到催化剂浆料II；
其中，预处理浆料、催化剂浆料I、催化剂浆料II的室温搅拌时间均为1-10小时；
所述粘结剂浆料I配置方式为：将短侧链全氟磺酸树脂液A加入溶剂中稀释分散、超声搅拌后，配制粘结剂浆料I，其中，短侧链全氟磺酸树脂液A的浓度为5-15wt.％，所述溶剂为去离子水或醇水混合物；
所述功能纳米粘结剂浆料的配置方式为：将短侧链全氟磺酸树脂液B和功能纳米粒子加入溶剂中稀释分散、室温超声搅拌后，配制功能纳米粘结剂浆料，所述短侧链全氟磺酸树脂液B的浓度为15-30wt.％，所述溶剂去离子水、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或多种；
所述粘结剂浆料II的配置方式为：将长侧链全氟磺酸树脂液加入溶剂中稀释分散、室温超声搅拌后，配置成质量浓度为5-15％的粘结剂浆料II，其中长侧链全氟磺酸树脂液的浓度为20-50wt.％，所述溶剂为去离子水或醇水混合物；
其中，粘结剂浆料I、功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料II的室温搅拌时间均为1-24小时；
预处理浆料、催化剂浆料I、催化剂浆料II中的醇类溶剂，粘结剂浆料I和粘结剂浆料II中醇水混合物中的醇类溶剂各自独立地选自乙醇、正丙醇、异丙醇、甲醇、正丁醇的一种或多种混合；其中，粘结剂浆料I和粘结剂浆料II中醇类溶剂优选为异丙醇。
本发明进一步设置为：所述基底膜为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯膜(PE)或聚丙烯膜(PP)中的任意一种，厚度为5-80μm。
本发明进一步设置为：两次功能纳米粘结剂浆料的涂布速度均为10-20mm/min，湿厚均为50-100μm，干燥时间均为10-150s；两次粘结剂浆料II的涂布速度均为20-50mm/min，湿厚均为100-200μm，干燥时间均为50-200s。
本发明进一步设置为：预处理浆料中的固含量为0.1-5wt.％；催化剂浆料I的固含量为0.1-5wt.％，所用的催化剂为铂基催化剂，所述铂基催化剂为Pt/C、Pt黑、Pt纳米粉末中的一种或多种的混合物，催化剂铂载量为：10-100wt％；催化剂浆料II的固含量为0.1-5wt.％，所用的催化剂为铱基催化剂，所述铱基催化剂为铱/C、铱黑、铱纳米粉末等的一种或多种的混合物，催化剂中铱载量为：10-100wt.％。
本发明进一步设置为：所述功能纳米粘结剂浆料中，功能纳米粒子的粒径为1-10nm，含量为0.1-3wt.％。
本发明进一步设置为：预处理浆料的喷涂间隙为0.5-5cm，浆料流量为1-10mL/min；催化剂浆料I和粘结剂浆料I的喷涂间隙均为0.5-3cm，浆料流量为0.5-10mL/min；催化剂浆料II和粘结剂浆料I的喷涂间隙均为0.5-3cm，浆料流量均为0.2-10mL/min；其中，步骤(2)、步骤(4)中喷头处的空气气压均为50-150Kpa。
本发明进一步设置为：步骤(3)中复合增强膜的厚度为50-150μm，所述聚四氟乙烯微孔膜的孔径为1-20μm，孔隙率为35％-85％，厚度为1-30μm。
本发明进一步设置为：步骤(2)、步骤(4)中各浆料可被同时注入各不同喷头的多个浆料导向凹槽内，同时进行喷涂的两种浆料也可以被同时注入同一喷头的不同浆料导向凹槽内，所述喷头的超声频率为48-80Hz。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明水电解膜电极制备工艺实现了PEM水电解用质子交换膜与催化剂层一体化制备，优化了制备工艺，同时避免了将催化剂浆料直接涂布或者喷涂在质子交换膜表面而导致质子交换膜的溶胀缺陷，防止催化剂层因为质子交换膜的溶胀出现裂纹、掉落等问题，并且本发明制备工艺简单、缩短了膜电极的制备时间，提高了膜电极的生产效率，适合规模化生产；
2、本发明在在制备阳极催化剂层前先在基底膜上喷涂碳粉层，由于碳粉层与基底膜的物理结合较弱，并且容易掉落并且不会产生残留，因此可以作为催化剂层和基底膜之间的缓冲层，一方面使得喷涂及涂布制备的CCM能够从基底膜上轻松剥离，避免催化剂层在基底膜上的残留；另一方面在MEA中，碳粉层作为气体扩散层中的微孔层存在，与催化剂层紧密接触，因此粘在催化剂层表面的碳粉层可作为气体扩散层中的微孔层使用而不必去除；
之后，将铂基的催化剂浆料I和粘结剂浆料I同时喷涂作为催化剂层，制备多层催化剂层结构具有更具体的催化和传质效果，根据膜电极催化剂层的反应特性，从催化到传质等过程存在先后顺序，因此将催化剂浆料I和粘结剂浆料I同时喷涂作为催化剂层能够有效发挥每种物质的具体作用，不会出现相互影响而导致性能降低和损失，并且避免粘结剂分子将催化剂活性位点包裹而阻止催化的缺陷；
紧接着，将功能纳米粘结剂浆料涂布在上述催化剂层表面，功能纳米粘结剂浆料是短侧链全氟磺酸树脂液和功能纳米粒子的混合，两者混合可以使得功能纳米化合物更均匀的分散在粘结剂中，不会因单独喷涂功能纳米化合物而造成纳米化合物团聚，影响膜电极的传质功能；此外功能纳米粘结剂浆料由于浓度较低，并且呈溶液流动态，可以部分渗入催化剂层，并在催化层与质子交换膜之间形成梯度式过渡层，并且由于功能纳米化合物可以促进催化剂层中产生的质子进行快速向质子交换膜传递，而且可以消除催化剂层中产生的自由基，避免自由基对催化剂层中的粘结剂造成降解损伤，从而可以避免影响膜电极的电化学活性；另一方面功能纳米粘结剂浆料在催化剂层表面形成阶梯式功能粘结剂层，催化剂层中产生的自由基会随着水溶液靠近质子交换膜，单层功能纳米化合物不能完全清除自由基，而梯度式功能纳米化合物可以有效阻挡自由基的传播，不会出现少量的自由基泄露等缺陷，所以可以有效清除膜电极在运行过程中产生的所有自由基，并且采用短侧链树脂作为粘结剂，可以增加膜电极催化剂层的质子传导能力，同时短侧链树脂是水溶性树脂，在水中分散好、粒径小、传质好，所以更快速、有效的传导质子，提高膜电极的水电解效率；
而在复合膜制备过程中，与现有技术不同的是，本申请在微孔膜的两侧，将功能纳米粘结剂浆料和粘结剂浆料II单独涂布形成单一涂层后，在未完全干燥情况下再次分别喷涂粘结剂浆料II和功能纳米粘结剂浆料，长侧链树脂因其玻璃化转变温度低，柔性强，故具有更好的延展性和韧性；两种粘结剂浆料和之间互相渗透进而紧密连接形成阶梯式交叉层，使得质子在传导过程中会出现由快到慢的均匀加速过程，可以快速将催化剂层中产生的质子传导的质子交换膜附近，进而保持慢速穿过质子交换膜，不会因为快速穿过膜而带走过多的水分子和对质子交换膜带来较大的机械压力提高了复合膜的耐久性；
3、本发明可以采用多个喷头组合的喷涂方式实现催化剂浆料I和粘结剂浆料I的喷涂，以及催化剂浆料II和粘结剂浆料I的喷涂，将催化剂及粘结剂单独分散，并经过雾化后再进行混合喷涂，一方面避免催化剂颗粒和高分子粘结剂长时间混合后导致催化剂颗粒活性位点减少，影响催化剂催化性能；另一方面，由于催化剂浆料中各组分分散过程中，针对同一溶剂分散时，体现出不同的分散程度，单独分散有利于浆料各组分化合物的分散效果，并且制备的催化层均匀致密，其质子传导能力及电化学性能具有明显提升；
4、本发明中，由于每个喷头的创新设计，两种同时喷涂的浆料还可以同时上料至同一喷头的不同浆料导向凹槽内，由于同一喷头的各个浆料导向凹槽内均设有各自的注料管，且注料管至少与两个储料桶连接，因此，两种浆料依旧可以实现单独分散，并经过雾化后再进行混合喷涂，此时节约了喷头数量使用成本，并且本发明喷头中的浆料导向凹槽均沿喷嘴本体的长度方向阵列设置，即可以控制不同浆料注入不同的浆料导向凹槽内以此直接控制两种浆料之间的喷涂间隙，进而控制混合程度；
5、本发明采用制备的质子交换复合膜，采用多层功能层复合而成，一方面可降低传统水电解质子交换膜的厚度，提高质子交换膜的抗压强度；另一方面，制备的质子交换复合膜使用的多种粘结剂相互掺杂，结构稳定性好，能够避免膜电极运行过程中产生的自由基对膜的化学降解，提升质子交换膜的耐受性和膜电极的使用寿命；
6、本发明采用涂布和喷涂共同作用的工艺实现复合膜的制备，满足各种型号膜电极订制加工，也满足不同性能要求的膜电极批量化生产，并且在减少原料浪费、提高生产效率方面具有不可替代的优势。
附图说明
图1是本发明提供的超声喷涂机的结构示意图；
图2单个喷头的结构示意图。
图中：1、超声喷涂机；2、喷头组；3、喷头；3-1、喷嘴本体；3-2、浆料导向凹槽；3-3、注料管；3-4、出气通道；4、吸附式加热台；5、第一驱动滑台；6、第二驱动滑台；6-1、狭缝式涂布头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了PEM水电解用CCM制备装置，如图1-2所示，该装置主要是对常规的超声喷涂机进行了创新，超声喷涂机包括吸附式加热台，安装在吸附式加热台正上方的并由电气控制的第一驱动滑台，以及安装在第一驱动滑台上的喷头，喷头与供料系统管路连接。
在本发明中，超声喷涂机内位于吸附式加热台的上方还设有由电气控制的第二驱动滑台，第一驱动滑台和第二驱动滑台均通过滑道组实现直线滑移运动，并可分别滑移至吸附式加热台的正上方。第一驱动滑台上的喷头数量不少于4个，并构成喷头组，第二驱动滑台上设置为狭缝式涂布模头，如图1所示(驱动滑台为机械领域常规设置，本发明不再赘述滑轨以及电气的安装连接方式)，且狭缝式涂布头的供料系统中至少包括两个储料桶分别通过分支管路与狭缝式涂布头连通。
如图2所示，本发明中，喷头均包括呈方形的喷嘴本体，喷嘴本体沿其长度方向阵列设有多个半圆状的浆料导向凹槽，浆料导向凹槽均贯穿喷嘴本体的底端，浆料导向凹槽各自设有供浆料注入的注料管，浆料导向凹槽是一种为了实现多种浆料注入后出料阶段的彼此隔离以及导向效果的导向槽；同时注料管远离喷嘴本体的一端均与喷头组的供料系统连通，且喷头组的供料系统中也包括至少两个储料桶可分别通过分支管路与每个喷嘴本体内不同的浆料导向槽连通，喷嘴本体内均设有可对应至各个浆料导向槽处的出气通道，在气流作用下，避免浆料从浆料导向凹槽处流出时不会出现向内偏流现象，即实现浆料喷射方向的均匀统一。
本发明还公开了一种采用上述装置的PEM水电解膜电极制备方法，具体实施方式如下。若无特殊说明，以下实施例及对比例所用的原料均为市购得到的常规原料。另外，以下实施例及对比例中的浓度均为质量百分比浓度。
实施例1：
(1)浆料配置：
称取0.5g乙炔黑粉末，加入500g乙醇溶剂，室温超声搅拌分散1h，得到含量为0.1％的预处理浆料1；
称取0.5g Pt载量100％的Pt纳米粉末，加入500g乙醇溶剂，室温超声搅拌分散1h，得到含量为0.1％的催化剂浆料2；
称取0.5g铱载量100％的铱纳米粉末，加入500g乙醇溶剂，室温超声搅拌分散1h，得到含量为0.1％的催化剂浆料3；
称取5g 5％的结构为-OCF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入245g去离子水，室温超声搅拌24h，得到浓度为0.1％的粘结剂浆料4；
称取20g 15％的结构为-OCF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入130g去离子水，再称取1.5g粒径1nm的磷酸化二氧化铈，加入其中，室温超声搅拌1h，得到树脂浓度2％、功能纳米粒子浓度为0.1％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 20％的结构为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链全氟磺酸树脂液，加入300g乙醇溶剂，室温超声搅拌1h，得到浓度为5％的粘结剂浆料6；
(2)吸附热台温度设置在25℃，将厚度5μm聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.04MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1均匀分量的注入本装置喷头组中一个喷头的多个浆料导向凹槽，采用喷涂间隙0.5cm、喷涂流量1mL/min、喷涂气压50kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后在基底膜上形成涂层A，即预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4注入装置中另两个喷头内，并且催化剂浆料2和粘结剂浆料4也均匀分量的注入各喷头的多个浆料导向凹槽内，同时采用喷涂间隙0.5cm、喷涂流量0.5mL/min、喷涂气压50kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的涂层A表面，干燥后形成涂层B，即催化剂层1；
(5)复合膜制备：将功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为10mm/min，湿厚为50μm的工艺将其涂布在步骤(4)制备的催化剂层1表面，干燥10秒，形成溶剂含量为90wt％的未完全干燥的粘态，同时粘结剂浆料6注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥50s，形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态，；之后将厚度30μm、孔隙率85％的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6表面，然后继续采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥10s形成溶剂含量为95wt％的未完全干燥的粘态后，继续采用涂布速度为10mm/min，湿厚为50μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥5min后形成溶剂含量为10wt％的凝胶态，并得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)第二驱动滑台远离吸附式加热台，并控制第一驱动滑台带动喷头组再次滑移至吸附式加热台的正上方，再次控制装有催化剂浆料3和粘结剂浆料4的两个喷头采用喷涂间隙0.5cm、喷涂流量0.2mL/min、喷涂气压50kpa的喷涂工艺同时均匀线性喷涂在步骤(5)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一侧的催化剂层2，最终得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用70℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
实施例2：
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料3；
称取10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入65g乙醇，室温超声搅拌24h，得到浓度为2％的粘结剂浆料4；
称取20g 30％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入40g乙醇，再称取1.8g粒径10nm的磺化二氧化铈，加入其中，室温超声搅拌1h，得到树脂浓度10％、功能纳米粒子浓度为3％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 50％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链全氟磺酸树脂液，加入233g乙醇溶剂，室温超声搅拌24h，得到浓度为15％的粘结剂浆料6；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1均匀分量的注入喷头组中一个喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后形成在基底膜上的涂层A，即预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4装入装置中同一个喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料2和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，可以根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)复合膜制备：将步骤(1)中制备的功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将其涂布在步骤(4)制备的催化剂层1表面，干燥50秒，形成溶剂含量为90wt％的未完全干燥的粘态；同时将粘结剂浆料6注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥200s，形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；之后将厚度1μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥10s形成溶剂含量为95wt％的未完全干燥的粘态后，更换狭缝式涂布头内浆料，继续采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥15min形成溶剂含量为10wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)与步骤(4)相同，将步骤(1)中制备的催化剂浆料3和粘结剂浆料4装入另一个空置喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料3和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，并根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
实施例3：
(1)浆料配置：
称取2g乙炔黑粉末，加入98g正丙醇溶剂，室温超声搅拌分散12h，得到含量为2％的预处理浆料1；
称取2g Pt载量60％的Pt/C粉末，加入98g正丙醇溶剂，室温超声搅拌分散12h，得到含量为2％的催化剂浆料2；
称取2g铱载量60％的铱纳米粉末，加入98g正丙醇溶剂，室温超声搅拌分散12h，得到含量为2％的催化剂浆料3；
称取10g 10％的结构为-OCF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入90g正丙醇，室温超声搅拌12h，得到浓度为1％的粘结剂浆料4；
称取20g 20％的结构为-OCF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入60g正丙醇，再称取0.8g粒径5nm的磺酸化二氧化锰，加入其中，室温超声搅拌12h，得到树脂浓度5％、功能纳米粒子浓度为1％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 30％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链全氟磺酸树脂液，加入200g正丙醇溶剂，室温超声搅拌12h，得到浓度为10％的粘结剂浆料6；
(2)吸附式加热台加热至45℃，将厚度50μm聚乙烯膜(PE)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.1MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1注入装置喷头组的一个喷头内，并均匀注入该喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙2cm、喷涂流量5mL/min、喷涂气压100kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后在基底膜上形成涂层A，即预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4注入装置中另两个喷头内，同时催化剂浆料2和粘结剂浆料4也被均匀注入各自喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙1cm、喷涂流量5mL/min、喷涂气压100kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的涂层A表面，干燥后形成涂层B，即催化剂层1；
(5)复合膜制备：将功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为15mm/min，湿厚为80μm的工艺将其涂布在步骤(4)制备的催化层1表面，干燥20秒，形成溶剂含量为90wt％的未完全干燥的粘态；同时简单对狭缝式涂布头进行打料放空以及简单清洁后，更换狭缝式涂布头内浆料，使粘结剂浆料6注入狭缝式涂布头内，采用涂布速度为30mm/min，湿厚为150μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥100s，形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；将厚度10μm、孔隙率50％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6表面，继续采用涂布速度为30mm/min，湿厚为150μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥20s形成溶剂含量为95wt％的未完全干燥的粘态，同时再次更换浆料，采用涂布速度为15mm/min，湿厚为80μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥10min形成溶剂含量为10wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)第二驱动滑台远离吸附式加热台，并控制第一驱动滑台带动喷头组再次滑移至吸附式加热台的正上方，将催化剂浆料3按照上述方式注入空余的喷头内，再次控制装有催化剂浆料3和粘结剂浆料4的两个喷头采用喷涂间隙1cm、喷涂流量5mL/min、喷涂气压100kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用100℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例1：
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到催化剂浆料3；
称取100g 50％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链的全氟磺酸树脂液，加入233g乙醇溶剂，室温超声搅拌24h，得到浓度为15％的粘结剂浆料4；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1装入本发明的装置的喷头中，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥形成基底膜预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4装入本装置的喷头中，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将催化剂浆料2和粘结剂浆料4同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)复合膜制备：将步骤(1)中制备的粘结剂浆料4装入喷装置的狭缝式涂布头中，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在催化剂层1表面，干燥200s形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；将厚度1μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料4涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥15min形成溶剂含量为15wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)将步骤(1)中制备的催化剂浆料3装入装置的喷头中，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化层侧表面，干燥形成催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例2：
(1)浆料配置：
称取2g Pt载量50％的Pt/C催化剂粉末，加入20g 20％的结构为-OCF2CF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液、72g异丙醇溶剂和2g粒径5nm的磺酸化二氧化铈，室温超声搅拌分散20h，得到含量为8％的催化剂浆料1；
称取2g铱载量50％的铱/C粉末，加入20g 20％的结构为-OCF2CF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液、72g异丙醇溶剂和2g粒径5nm的磺酸化二氧化铈，室温超声搅拌分散20h，得到含量为8％的催化剂浆料2；
(2)在喷涂设备吸附式加热台上，设置温度80℃，铺设一张Nafion212膜，设置真空度-0.1MPa，将膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的催化剂浆料1采用喷涂速度200mm/s，喷涂流量10mL/min、喷头超声频率为60Hz的工艺喷涂在Nafion212膜正面，喷涂5次；
(4)将步骤(3)中正面喷涂有催化剂浆料1的膜翻面，使得催化剂层侧与平台贴合并吸附，然后将步骤(1)中制备的催化剂浆料2采用喷涂速度200mm/s，喷涂流量10mL/min的工艺喷涂在Nation212膜上，得到膜电极CCM；
(5)将步骤(3)制备的膜电极CCM，以及碳纸、塑料边框在100℃下热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例3：
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料3；
称取10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入65g乙醇，室温超声搅拌24h，得到浓度为2％的粘结剂浆料4；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1均匀分量的注入喷头组中一个喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后形成在基底膜上的涂层A，即预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4装入装置中同一个喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料2和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，可以根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)复合膜制备：将步骤(1)中制备的粘结剂浆料4装入喷涂装置的狭缝式涂布头中，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在催化剂层1表面，干燥200s形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；将厚度1μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料4涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥15min形成溶剂含量为5wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)与步骤(4)相同，将步骤(1)中制备的催化剂浆料3和粘结剂浆料4装入另一个空置喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料3和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，并根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例4
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到催化剂浆料3；
称取20g 30％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入40g乙醇，再称取1.8g粒径10nm的磺化二氧化铈，加入其中，室温超声搅拌1h，得到树脂浓度10％、功能纳米粒子浓度为3％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 50％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链全氟磺酸树脂液，加入233g乙醇溶剂，室温超声搅拌24h，得到浓度为15％的粘结剂浆料6；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1装入本发明的装置的喷头中，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥形成基底膜预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2装入装置的喷头中，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将催化剂浆料2和粘结剂浆料3同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)复合膜制备：将步骤(1)中制备的功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将其涂布在步骤(4)制备的催化层表面，干燥50秒；同时将粘结剂浆料6注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥200s；之后将厚度1 μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥10s后，更换狭缝式涂布头内浆料，继续采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥15min后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)将步骤(1)中制备的催化剂浆料3装入装置的喷头中，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化层侧表面，干燥形成催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例5
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料3；
称取10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入65g乙醇，室温超声搅拌24h，得到浓度为2％的粘结剂浆料4；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1均匀分量的注入喷头组中一个喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后形成在基底膜上的涂层A，即预处理层；
(4)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4装入装置中同一个喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料2和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，可以根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mmL/mmin、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)将厚度50μm的增强复合膜(复合膜为预先制备完成的膜，膜的组成与实施例2中一致)铺设在步骤(4)制备的催化层表面，经过平压处理，得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)与步骤(4)相同，将步骤(1)中制备的催化剂浆料3和粘结剂浆料4装入另一个空置喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料3和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，并根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例6
(1)浆料配置：
称取5g乙炔黑粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的预处理浆料1；
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料3；
称取10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入65g乙醇，室温超声搅拌24h，得到浓度为2％的粘结剂浆料4；
称取20g 30％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入40g乙醇，再称取1.8g粒径10nm的磺化二氧化铈，加入其中，室温超声搅拌1h，得到树脂浓度10％、功能纳米粒子浓度为3％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 50％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链的全氟磺酸树脂液，加入233g乙醇溶剂，室温超声搅拌24h，得到浓度为15％的粘结剂浆料6；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的预处理浆料1均匀分量的注入喷头组中一个喷头的多个浆料导向凹槽内，采用喷涂间隙5cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将其均匀线性喷涂在基底膜表面，干燥后形成在基底膜上的涂层A，即预处理层；
(4)通过分支管道以及注料管，将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4分别注入两个不同喷头的浆料导向槽内，之后采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺先将催化剂浆料2喷涂在步骤(3)制备基地膜预处理层表面，再采用相同喷涂工艺将粘结剂浆料4均匀线性喷涂在步骤(3)制备的基底膜预处理层表面，干燥形成催化剂层1；
(5)复合膜制备：将步骤(1)中制备的功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将其涂布在步骤(4)制备的催化层表面，干燥50秒形成溶剂含量为90wt％的未完全干燥的粘态；同时将粘结剂浆料6注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥200s形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；之后将厚度1μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥10s形成溶剂含量为95wt％的未完全干燥的粘态后，更换狭缝式涂布头内浆料，继续采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥15min形成溶剂含量为10wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(6)将步骤(1)中制备的催化剂浆料3和粘结剂浆料4装入另一个空置喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料3和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，并根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺先将催化剂浆料3均匀线性喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，再采用相同喷涂工艺将粘结剂浆料4喷涂在步骤(6)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(7)将步骤(6)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
对比例7：
(1)浆料配置：
称取5g Pt载量10％的Pt/C粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料2；
称取5g铱载量10％的铱纳米粉末，加入95g异丙醇溶剂，室温超声搅拌分散24h，得到含量为5％的催化剂浆料3
称取10g 15％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂液，加入65g乙醇，室温超声搅拌24h，得到浓度为2％的粘结剂浆料4；
称取20g 30％的结构为-OCF2CF2SO3H的短侧链全氟磺酸树脂，加入40g乙醇，再称取1.8g粒径10nm的磺化二氧化铈，加入其中，室温超声搅拌1h，得到树脂浓度10％、功能纳米粒子浓度为3％的功能纳米粘结剂浆料5；
称取100g 50％结构式为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H的长侧链的全氟磺酸树脂液，加入233g乙醇溶剂，室温超声搅拌24h，得到浓度为15％的粘结剂浆料6；
(2)吸附式加热台加热至75℃，将厚度80μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底膜铺设在吸附式加热台表面，设置真空度-0.2MPa，开启真空吸附，将基底膜吸附平整；
(3)将步骤(1)中制备的催化剂浆料2和粘结剂浆料4装入装置中同一个喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料2和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，可以根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，同时采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂的工艺将两者同时均匀线性喷涂在步骤(3)的基底膜表面，干燥形成催化剂层1；
(4)复合膜制备：将步骤(1)中制备的功能纳米粘结剂浆料5、粘结剂浆料6分别装入装置供料系统中两个不同的储料桶内，首先控制功能纳米粘结剂浆料5注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将其涂布在步骤(3)制备的催化层表面，干燥50秒形成溶剂含量为90wt％的未完全干燥的粘态；同时将粘结剂浆料6注入装置的狭缝式涂布头内，采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将其涂布在功能纳米粘结剂浆料5表面，干燥200s形成溶剂含量为80wt％的未完全干燥的粘态；之后将厚度1μm、孔隙率35％的的聚四氟乙烯微孔膜平铺在粘结剂浆料6涂层表面，然后继续采用涂布速度为50mm/min，湿厚为200μm的工艺将粘结剂浆料6涂布在功能层聚四氟乙烯微孔膜表面，干燥10s形成溶剂含量为95wt％的未完全干燥的粘态后，更换狭缝式涂布头内浆料，继续采用涂布速度为20mm/min，湿厚为100μm的工艺将功能纳米粘结剂浆料5涂布在表面，干燥15min形成溶剂含量为10wt％的凝胶态后得到带有单侧催化剂层1的复合增强膜；
(5)与步骤(4)相同，将步骤(1)中制备的催化剂浆料3和粘结剂浆料4装入另一个空置喷头的两个不同储料桶内，之后通过分支管道以及注料管，催化剂浆料3和粘结剂浆料4被分别注入该喷头的不同浆料导向槽内，并根据实际浆料流量需求对选定不同浆料注入对应的浆料导向槽内，如图2所示，浆料导向槽有4个，则可以根据排列顺序将催化剂浆料2注入第一道和第二道浆料导向槽内，并将粘结剂浆料4均匀注入第四道浆料导向槽内，第三道浆料导向槽为空流道，以此实现两个浆料之间的喷涂间隙，采用喷涂间隙3cm、喷涂流量10mL/min、喷涂气压150kpa的喷涂工艺将其均匀线性喷涂在步骤(5)制备的复合增强膜没有催化剂层1侧表面，干燥形成复合增强膜另一面的催化剂层2，至此得到PEM水电解一体化CCM；
(6)将步骤(5)制备的CCM、碳纸及塑料边框采用150℃的温度热压成型，制备成PEM水电解膜电极。
针对实施例1-3和对比例1-7进行分析：
由表1可知，采用本发明设计的多喷头喷涂-涂布方式制备的膜电极，在水电解过程中，相同电压下，其电流密度较好，特别是在2.0V的电解电压下，其电流密度均在2000mA/cm2以上；而对比例1和对比例4中，喷涂混合浆料制备的膜电极电化学性能较差，在2.0V的电解电压下，其电流密度在1423mA/cm2，这是由于混合浆料其分散困难，并且各组分互相混合，对催化剂活性位点有一定的覆盖作用，导致电化学性能较差；对比例2中，采用现有的质子交换膜进行制备膜电极，由于催化剂浆料本身在现有质子交换膜上的附着性较差，导致其电化学性能更差；除此之外，本发明膜电极制备过程中，催化剂层和质子交换膜一体化制备，质子交换膜和催化剂层结合牢固，故其质子传导能力更佳，其电化学性能优良；对比例3在制备复合膜时未采用纳米粘结剂浆料5和粘结剂浆料6，制备的复合膜质子传导率较低；由对比例5的对比可以看出，本发明膜电极制备过程中，催化剂层和质子交换膜一体化制备，质子交换膜和催化剂层结合牢固，故其质子传导能力更佳，其电化学性能优良；相较于本申请催化剂浆料2和粘结剂浆料4单独分散，同时喷涂的制备方式，对比例6采用了催化剂浆料2和粘结剂浆料4单独分散且先后喷涂，此种方式由于不再能实现催化剂浆料2和粘结剂浆料4的混合式喷涂，因此制备的催化剂层催化功能层和质子传导功能层分开了，导致质子传导性降低，此外会有部分催化剂随着电池运行而掉落，从而降低了电化学性能；本申请的CCM制备过程中，首先加入了预处理浆料，由对比例7可知，若没有此浆料则制备的CCM在剥离的时候会残留在基膜表面，降低了催化剂担载量，影响其性能。
表1膜电极电解电流密度表
实施例 电流密度mA/cm<sup>2</sup>@1.8V 电流密度mA/cm<sup>2</sup>@2.0V
1 1456 2312
2 1678 2419
3 1532 2378
对比例1 982 1423
对比例2 891 1258
对比例3 988 1276
对比例4 1082 1345
对比例5 976 1287
对比例6 1121 1432
对比例7 1211 1654
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (11)

1.一种PEM水电解用CCM制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配置浆料：所述浆料包括预处理浆料、催化剂浆料Ⅰ、催化剂浆料Ⅱ、粘结剂浆料Ⅰ、功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料Ⅱ；
所述预处理浆料包括碳粉；所述粘结剂浆料Ⅰ的溶质为短侧链全氟磺酸树脂，质量浓度为0.1-2%；所述功能纳米粘结剂浆料包括短侧链全氟磺酸树脂和功能纳米粒子，其中，短侧链全氟磺酸树脂的质量浓度为2-10%；
所述功能纳米粒子为纳米级磷酸化二氧化铈、磺酸化二氧化铈、磺酸化二氧化锰的一种或多种混合；所述粘结剂浆料Ⅰ和功能纳米粘结剂浆料中的短侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF2SO3H、-OCF2CF2CF2SO3H、-OCF2SO3H；
所述粘结剂浆料Ⅱ的溶质为长侧链全氟磺酸树脂，所述长侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H；
（2）将预处理浆料喷涂于基底膜的正面，干燥后在基底膜上形成涂层A；将催化剂浆料Ⅰ和粘结剂浆料Ⅰ分开上料同时喷涂于涂层A上，干燥后形成涂层B；
（3）在涂层B上涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至未完全干燥的粘态后，将粘结剂浆料Ⅱ涂布于功能纳米粘结剂浆料的表面，初步干燥至未完全干燥的粘态后，在粘结剂浆料Ⅱ的表面平铺一层聚四氟乙烯微孔膜；然后在聚四氟乙烯微孔膜未涂布的一侧涂布一层粘结剂浆料Ⅱ，初步干燥至未完全干燥的粘态后，于粘结剂浆料Ⅱ上再涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至凝胶态后，得到一侧附有催化剂层的复合增强膜；所述未完全干燥的粘态指的是溶剂含量70-95wt%；所述凝胶态指的是溶剂含量1-30 wt%；
（4）将催化剂浆料Ⅱ和粘结剂浆料Ⅰ分开上料同时在功能纳米粘结剂浆料的表面进行喷涂，干燥后形成复合增强膜上另一侧的催化剂层，得到所述CCM。
2.根据权利要求1所述的一种PEM水电解用CCM制备方法，其特征在于，所述方法采用一体化装置，包括超声喷涂机，所述超声喷涂机包括吸附式加热台、安装在吸附式加热台上方的并由电气控制的第一驱动滑台、安装在第一驱动滑台上的喷头，所述喷头与供料系统管路连接，所述第一驱动滑台上的喷头数量不少于4个，并构成喷头组，所述超声喷涂机内位于吸附式加热台的上方设有由电气控制的第二驱动滑台，所述第二驱动滑台中设有与供料系统连通的狭缝式涂布头，所述狭缝式涂布头的供料系统中至少包括两个储料桶，分别与狭缝式涂布头连通，所述第一驱动滑台和第二驱动滑台均通过滑道组实现直线滑移运动，并可分别滑移至吸附式加热台的正上方；
采用上述一体化装置的制备工艺，包括以下步骤：
（1）配置浆料：所述浆料包括预处理浆料、催化剂浆料Ⅰ、催化剂浆料Ⅱ、粘结剂浆料Ⅰ、配置功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料Ⅱ；
所述预处理浆料包括碳粉；所述粘结剂浆料Ⅰ的溶质为短侧链全氟磺酸树脂；所述功能纳米粘结剂浆料包括短侧链全氟磺酸树脂和功能纳米粒子；
所述功能纳米粘结剂浆料中短侧链全氟磺酸树脂的含量大于等于粘结剂浆料Ⅰ中短侧链全氟磺酸树脂的含量；
所述功能纳米粒子为纳米级磷酸化二氧化铈、磺酸化二氧化铈、磺酸化二氧化锰中的一种或多种混合；
所述粘结剂浆料Ⅰ和功能纳米粘结剂浆料中的短侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF2SO3H、-OCF2CF2CF2SO3H、-OCF2SO3H；
所述粘结剂浆料Ⅱ的溶质为长侧链全氟磺酸树脂，所述长侧链全氟磺酸树脂的侧链分子结构为-OCF2CF(CF3)OCF2CF2SO3H；
（2）将一张基底膜平铺于吸附式加热台上，将预处理浆料、催化剂浆料Ⅰ、催化剂浆料Ⅱ、粘结剂浆料Ⅰ分别注入喷头组的各喷头内，同时将功能纳米粘结剂浆料和粘结剂浆料Ⅱ分别注入与狭缝式涂布头连通的储料桶中；
首先，注入预处理浆料的喷头进行在基底膜正面的线性喷涂，多次喷涂并干燥后在基底膜上形成涂层A；
然后，注入催化剂浆料Ⅰ和粘结剂浆料Ⅰ的喷头同时进行在涂层A上的线性喷涂，多次喷涂并干燥后形成涂层B；
（3）采用狭缝涂布的方式在涂层B上涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至呈未完全干燥的粘态，同时狭缝式涂布模头内更换粘结剂浆料Ⅱ，将粘结剂浆料Ⅱ涂布于功能纳米粘结剂浆料表面，初步干燥至呈未完全干燥的粘态，再在粘结剂浆料Ⅱ表面平铺一层聚四氟乙烯微孔膜；然后在聚四氟乙烯微孔膜未涂布的一侧涂布一层粘结剂浆料Ⅱ，初步干燥至呈未完全干燥的粘态后，再涂布一层功能纳米粘结剂浆料，初步干燥至凝胶态后，即得到带有一侧催化剂层的复合增强膜；所述未完全干燥的粘态指的是溶剂含量70-95wt%；所述凝胶态指的是溶剂含量1-30 wt%；
（4）注入催化剂浆料Ⅱ和粘结剂浆料Ⅰ的两个喷头在步骤（3）中后涂布的功能纳米粘结剂浆料表面进行线性喷涂，多次喷涂并干燥后形成复合增强膜上另一侧催化剂层，最终得到所述CCM；
其中，喷涂或涂布任一浆料期间，吸附式加热台始终处于加热状态，热台温度为：25-75℃，真空度为-0.04至-0.2MPa。
3.根据权利要求2所述的一种PEM水电解用CCM制备方法，其特征在于：所述喷头均包括呈方形的喷嘴本体，所述喷嘴本体沿其长度方向阵列设有多个半圆状的浆料导向凹槽，所述浆料导向凹槽均贯穿喷嘴本体的底端，所述浆料导向凹槽各自设有供浆料注入的注料管，所述注料管远离喷嘴本体的一端均与喷头组的供料系统连通，且所述喷头组的供料系统中包括至少两个储料桶，分别与每个喷嘴本体的不同的浆料导向槽连通，所述喷嘴本体内均设有避免浆料从各个浆料导向凹槽处流出时出现偏流的出气通道。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述预处理浆料配置方式为：将碳粉加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到预处理浆料；所述碳粉为XC-72、乙炔黑、碳纳米管、石墨碳粉中的一种或多种的混合；
所述催化剂浆料Ⅰ配置方式为：将催化剂Ⅰ加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到催化剂浆料Ⅰ；所述催化剂浆料Ⅱ配置方式为：将催化剂Ⅱ加入醇类溶剂中，室温超声搅拌后得到催化剂浆料Ⅱ；
其中，预处理浆料、催化剂浆料Ⅰ、催化剂浆料Ⅱ的室温搅拌时间均为1-10小时；
所述粘结剂浆料Ⅰ配置方式为：将短侧链全氟磺酸树脂液A加入溶剂中稀释分散、超声搅拌后，配制粘结剂浆料Ⅰ，其中，短侧链全氟磺酸树脂液A的浓度为5-15wt.%，所述溶剂为去离子水或醇水混合物；
所述功能纳米粘结剂浆料的配置方式为：将短侧链全氟磺酸树脂液B和功能纳米粒子加入溶剂中稀释分散、室温超声搅拌后，配制功能纳米粘结剂浆料，所述短侧链全氟磺酸树脂液B的浓度为15-30wt.%，所述溶剂去离子水、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或多种；
所述粘结剂浆料Ⅱ的配置方式为：将长侧链全氟磺酸树脂液加入溶剂中稀释分散、室温超声搅拌后，配置成质量浓度为5-15%的粘结剂浆料Ⅱ，其中长侧链全氟磺酸树脂液的浓度为20-50 wt.%，所述溶剂为去离子水或醇水混合物；
其中，粘结剂浆料Ⅰ、功能纳米粘结剂浆料、粘结剂浆料Ⅱ的室温搅拌时间均为1-24小时；
预处理浆料、催化剂浆料Ⅰ、催化剂浆料Ⅱ中的醇类溶剂，粘结剂浆料Ⅰ和粘结剂浆料Ⅱ中醇水混合物中的醇类溶剂各自独立地选自乙醇、正丙醇、异丙醇、甲醇、正丁醇的一种或多种混合；
所述基底膜为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯膜或聚丙烯膜中的任意一种，厚度为5-80μm；
两次功能纳米粘结剂浆料的涂布速度均为10-20mm/min，湿厚均为50-100μm，干燥时间均为10-150s；两次粘结剂浆料Ⅱ的涂布速度均为20-50mm/min，湿厚均为100-200μm，干燥时间均为50-200s。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，粘结剂浆料Ⅰ和粘结剂浆料Ⅱ中醇类溶剂为异丙醇。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：预处理浆料中的固含量为0.1-5wt.%；催化剂浆料Ⅰ的固含量为0.1-5 wt.%，所用的催化剂为铂基催化剂，所述铂基催化剂为Pt/C、Pt黑、Pt纳米粉末中的一种或多种的混合物，催化剂铂载量为：10-100 wt%；催化剂浆料Ⅱ的固含量为0.1-5 wt.%，所用的催化剂为铱基催化剂，所述铱基催化剂为铱/C、铱黑、铱纳米粉末中的一种或多种的混合物，催化剂中铱载量为：10-100 wt.%。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述功能纳米粘结剂浆料中，功能纳米粒子的粒径为1-10nm，质量分数为0.1-3wt.%。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：预处理浆料的喷涂间隙为0.5-5cm，浆料流量为1-10mL/min；催化剂浆料Ⅰ和粘结剂浆料Ⅰ的喷涂间隙均为0.5-3cm，浆料流量为0.5-10mL/min；催化剂浆料Ⅱ和粘结剂浆料Ⅰ的喷涂间隙均为0.5-3cm，浆料流量均为0.2-10mL/min。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（3）中复合增强膜的厚度为50-150μm，所述聚四氟乙烯微孔膜的孔径为1-20μm，孔隙率为35%-85%，厚度为1-30μm。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）、步骤（4）中喷头处的空气气压均为50-150Kpa。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（2）、步骤（4）中各浆料被同时注入各不同喷头的多个浆料导向凹槽内，同时进行喷涂的两种浆料被同时注入同一喷头的不同浆料导向凹槽内，所述喷头的超声频率为48-80Hz。
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