CN116219461A - 一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽，包括：阴极、阳极，以及设置在所述阴极和阳极之间的多孔固体电解质层；其中，所述阴极包括依次设置的阴极集流板、气体扩散层、阴极电催化层以及阴离子交换膜，所述阴离子交换膜中含有铸膜增强剂；所述阳极包括依次设置的阳极集流板、阳极电催化层以及阳离子交换膜；所述多孔固体电解质层设置在所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间。根据本发明的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，通过在阴离子交换膜中加入铸膜增强剂，有效提高了阴离子交换膜的稳定性，进而提高了电解槽的有效工作时长。

Description

一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽

技术领域

本发明涉及环境工程与能源利用技术领域，具体涉及一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽。

背景技术

在电化学生产工艺中，最重要的部件为电解槽。电解槽通常有三个关键的要素，即阳极、阴极和电解质。在传统的电化学还原气体过程中，电极被置于一定浓度的电解质溶液中进行电解，电解质通常为惰性盐，所以产生的化工产品中含有大量惰性盐，不利于后续分离工序。

为此，研究者们提出了一种使用多孔固体电解质层的电解槽，多孔固体电解质层中填充有固体电解质，因此生产的化工产品中不存在惰性盐。这种设计中需要使用阴离子交换膜和阳离子交换膜隔绝多孔固体电解质层。但是，在大型的反应器中，由于槽电压较高，随之产生的较高温度会快速破坏阴离子交换膜的稳定性，使得电解槽的寿命大幅度降低，现有的一些实施例中的电解槽仅可以连续工作100小时后，就会由于阴离子交换膜失效而失去工作能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽，能够有效提高阴离子交换膜的稳定性，进而提高电解槽的寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽，包括：

阳极、阴极，以及设置在阴极和阳极之间的多孔固体电解质层；

其中，阳极包括依次设置的阳极集流板、阳极电催化层以及阳离子交换膜；

阴极包括依次设置的阴极集流板、气体扩散层、阴极电催化层以及阴离子交换膜，阴离子交换膜中含有铸膜增强剂；

多孔固体电解质层设置在阳离子交换膜和阴离子交换膜之间。

在本发明的一个实施例中，阳极集流板内设有阳极反应室，阳极反应室设有用于通入去离子水的进水口和排出气体的出气口。

在本发明的一个实施例中，阴极集流板内设有与气体扩散层接触的阴极反应室，阴极反应室设有用于通入气体的阴极室入口，以及排出气体的阴极室出口。

在本发明的一个实施例中，多孔固体电解质层内设有连通阴离子交换膜和阳离子交换膜的反应通孔，反应通孔内填充有固态电解质颗粒，多孔固体电解质层设有与反应通孔连通的固体电解质层进液口和固体电解质层出液口。

在本发明的一个实施例中，阴离子交换膜由铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂按比例制成。

在本发明的一个实施例中，阴极电催化层设置在气体扩散层上。

在本发明的一个实施例中，阴离子交换膜的制备方法包括：

步骤11、将铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂按1：(2-6)：(0.2-0.7)：(0.005-0.05)的比例混合，形成混合液；

步骤12、将混合液进行涂膜，并加热聚合，得到模体；

步骤13、将步骤12中得到的模体浸泡在浓度5％-15％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为20-50小时；

步骤14、将季胺化的模体采用去离子水冲洗，得到阴离子交换膜。

在本发明的一个实施例中，铸膜增强剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜和聚甲醛中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，聚合单体选自4-苯乙烯吡啶、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、二乙烯基苯、2-乙烯基吡啶、1-乙烯基咪唑中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，交联剂选自聚醚胺、聚乙烯聚胺、聚乙烯亚胺中的一种。

在本发明的一个实施例中，引发剂选自偶氮类、有机过氧类、无机过氧类化合物中的一种。

在本发明的一个实施例中，步骤11中加热温度为80-140℃，加热时间为20-50小时。

在本发明的一个实施例中，阴极电催化层的制备方法包括：

步骤21、将阴极电催化剂、疏水剂以及阳离子表面活性剂按1:(0.2-0.6)：(0.2-1)的比例加入溶剂中；

步骤22、将步骤21中的溶剂超声分散均匀后，覆盖至气体扩散层上；

步骤23、将步骤22中气体扩散层上的溶剂加热蒸发，得到阴极电催化层。

在本发明的一个实施例中，疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷中的一种。

在本发明的一个实施例中，阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵、双癸基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、甲基二牛脂酰乙基-2-羟乙基硫酸甲酯铵、丁基三甲基溴化铵、四甲基溴化铵、正辛基三甲基溴化铵中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，气体扩散层选自碳纤维纸、碳黑纸、碳纤维布、碳毡中的一种。

在本发明的一个实施例中，步骤23中的加热温度为30-80℃。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

本发明的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，通过在阴离子交换膜的制备过程中加入铸膜增强剂，有效提高了阴离子交换膜的稳定性，实现了高槽电压环境下的稳定生成，提高了电解槽的寿命。其次，本发明使用带有大量孔隙的多孔固体电解质层，而非传统中常用的液态电解质。固态电解质因具有室温下快速离子传导、高可靠性和易于加工的特性，有效提高了反应效率。

附图说明

图1为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽的结构示意图；

图2为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽设置多孔电子导体流道层的结构示意图；

图3为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽中阴离子交换膜的制备流程图；

图4为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽中阴极电催化层的制备流程图；

图5为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽还原氧气生成过氧化氢的时间-浓度折线图；

图6为一些实施例中的电化学电解槽还原氧气生成过氧化氢的时间-浓度折线图。

附图标记：100、阳极；110、阳极集流板；111、进水口；112、出气口；120、阳极电催化层；130、阳离子交换膜；140、阳极多孔电子导体流道层；200、阴极；210、阴极集流板；211、阴极室入口；212、阴极室出口；220、气体扩散层；230、阴极电催化层；240、阴离子交换膜；250、阴极多孔电子导体流道层；300、多孔固体电解质层；301、固体电解质进液口；302、固体电解质出液口。

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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽。

参考图1，图1为本发明实施例的一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽包括：阳极100、阴极200，以及设置在阴极200和阳极100之间的多孔固体电解质层300。其中，阳极100包括依次设置的阳极集流板110、阳极电催化层120以及阳离子交换膜130。阴极200包括依次设置的阴极集流板210、气体扩散层220、阴极电催化层230以及阴离子交换膜240，阴离子交换膜240中含有铸膜增强剂。多孔固体电解质层300设置在阳离子交换膜130和阴离子交换膜240之间。

下面以制备过氧化氢为例，对本发明实施例的电化学电解槽进行说明。

在制备过氧化氢时，首先在阳极100侧，可以向阳极100的阳极集流板110中通入纯水，纯水与阳极电催化层120接触，并与阳极电催化层120反应生成氢离子和氧气。氢离子跨过阳离子交换膜130进入多孔固体电解质层300。同时，在阴极200侧，可以向阴极200的阴极集流板210通入氧气。氧气通过阴极集流板210的S型流道，并经由气体扩散层220扩散后，与阴极电催化层230反应生成过氧氢根离子，过氧氢根离子跨过阴离子交换膜240进入多孔固体电解质层300，并在由固体电解质进液口301进入多孔固体电解质层300的水流中与氢离子反应生成过氧化氢，进一步通过固体电解质出液口302排出。多孔固体电解质层300具有较高的质子交换能力，可以迅速传导氢离子和过氧氢根离子，有效提高了过氧化氢的生成速率和累计浓度。此外，由于阴离子交换膜240中含有铸膜增强剂，可以有效提高阴离子交换膜240的稳定性，进而提高电解槽的工作时长和使用寿命。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，阳极集流板110内设有阳极100反应室，阳极100反应室设有用于通入去离子水的进水口111和排出气体的出气口112。也就是说，阳极电催化层120反应生成的氧气可以由出气口112排出，从而保证了反应的持续性。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，阴极集流板210内设有与气体扩散层220接触的阴极200反应室，阴极200反应室设有用于通入氧气的阴极室入口211，以及排出氧气的阴极室出口212。也就是说，可以由阴极室入口211通入氧气，以使氧气在阴极200发生氧还原反应，然后可以通过阴极室出口212将多余氧气排出，保证了反应的持续性。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，多孔固体电解质层300内设有连通阴离子交换膜240和阳离子交换膜130的反应通孔，反应通孔内填充有固态电解质颗粒。多孔固体电解质层300设有与反应通孔连通的固体电解质层进液口和固体电解质层出液口。由于多孔固体电解质层300上设有填充有固体电解质颗粒的反应通孔，当阳极100产生的氢离子和阴极200产生的过氧氢根离子进入多孔固体电解质层300，会在多孔固体电解质层300的水流中被迅速传递并结合生成过氧化氢。由此，可以有效提高生产效率。

参考图2，图2为本发明实施例的带有高稳定性阴极的电化学电解槽设置多孔电子导体流道层的结构示意图，在本发明的一个优选实施例中，本发明的电化学电解槽还包括：阴极多孔电子导体流道层250和阳极多孔电子导体流道层140。其中，阴极多孔电子导体流道层250设置在阴极集流板210和气体扩散层220之间，阳极多孔电子导体流道层140设置在阳极集流板110和阳极电催化层120之间。具体来说，阴极多孔电子导体流道层250和阳极多孔电子导体流道层140为金属电子导体流道，由于金属为电子的良好导体，因此可以起传递电流的作用。由此，可以减少各部件之间的接触电阻，进而有效降低槽电压，在提升电流效率的同时，提高了生产效率。

此外，金属材质的阴极多孔电子导体流道层250刚性强度高且表面平整。在一些实施例中，为进一步降低接触电阻，会向多孔固体电解质层300中适当超量添加的固体电解质，当未设置阴极多孔电子导体流道层250时，超量的固体电解质会挤压阴极集流板210的S型流道，进而造成阴极200破裂。而通过设置阴极多孔电子导体流道层250，金属材质的阴极多孔电子导体流道层250可以有效地支撑阴极200，超量添加的固体电解质不会导致阴极200破裂，在提高了使用寿命的同时，进一步降低槽电压，提高电流效率。

在本发明的一个实施例中，阴离子交换膜240由铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂按比例制成。如图3所示，图3为本发明实施例的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽中阴离子交换膜240的制备流程图，阴离子交换膜240的制备方法包括：

步骤11、将铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂按1：(2-6)：(0.2-0.7)：(0.005-0.05)的比例混合，形成混合液。其中，铸膜增强剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜和聚甲醛中的一种或多种。通过在阴离子交换膜240的制备过程中加入铸膜增强剂，可以有效提高阴离子交换膜240主链的稳定性，实现了高槽电压环境下的稳定生成，提高了电解槽的寿命。

在本发明的一个实施例中，聚合单体选自4-苯乙烯吡啶、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、二乙烯基苯、2-乙烯基吡啶、1-乙烯基咪唑中的一种或多种。通过吡啶或咪唑以使得季胺基团与主链之间形成多化学键而非单化学键，可以有效提高季胺基团的稳定性。

在本发明的一个实施例中，交联剂选自聚醚胺、聚乙烯聚胺、聚乙烯亚胺中的一种。

在本发明的一个实施例中，引发剂选自偶氮类、有机过氧类、无机过氧类化合物中的一种。

在本发明的一个实施例中，步骤11中的铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂的比例可以为1：(2-6)：(0.2-0.7)：(0.005-0.05)。例如，铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂的比例可以为1:2:0.2:0.005、1:3:0.3:0.01、1:4:0.4:0.015、1:5:0.5:0.02、1:6:0.7:0.05等。

步骤12、将混合液进行涂膜，并加热聚合，得到模体。其中，加热温度为80-140℃，加热时间为20-50小时。在本发明的一个实施例中，步骤12中的加热温度可以为80℃、100℃、120℃或140℃等，加热时间可以为20小时、24小时、30小时、40小时或50小时等。

步骤13、将步骤12中得到的模体浸泡在浓度5％-15％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为20-50小时。在本发明的一个实施例中，步骤13中的三甲胺水溶液浓度可以为5％、8％、11％、13％或15％等，浸泡时间可以为20小时、24小时、30小时、40小时或50小时等。

步骤14、将季胺化的模体采用去离子水冲洗，得到阴离子交换膜240。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，图4为本发明实施例的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽中阴极电催化层230的制备流程图，阴极电催化层230的制备方法包括：

步骤21、将阴极电催化剂、疏水剂以及阳离子表面活性剂按1:(0.2-0.6)：(0.2-1)的比例加入溶剂中。

在本发明的一个实施例中，步骤21中的阴极电催化剂、疏水剂以及阳离子表面活性剂的比例可以是1:0.2:0.2、1:0.2:0.5、1:0.4:0.8、1:0.6:0.8、1:0.6:1等。

在本发明的一个实施例中，疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷中的一种。具体来说，在阴极电催化层230的制备过程中加入疏水剂，可以有效提高阴极电催化层230的排水能力，将析出的水排出，避免阴极200被淹没，提高了装置的工作时长。

在本发明的一个实施例中，阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵、双癸基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、甲基二牛脂酰乙基-2-羟乙基硫酸甲酯铵、丁基三甲基溴化铵、四甲基溴化铵、正辛基三甲基溴化铵中的一种或多种。

步骤22、将步骤21中的溶剂超声分散均匀后，覆盖至气体扩散层220上。

在本发明的一个实施例中，气体扩散层220选自碳纤维纸、碳黑纸、碳纤维布、碳毡中的一种。碳纤维为多孔结构，可以迅速地将由阴极集流板210进入的氧气扩散至阴极电催化层230。此外，碳纤维材料材质轻，可以减少装置的占用空间。

步骤23、将步骤22中气体扩散层220上的溶剂加热蒸发，得到阴极电催化层230。

在本发明的一个实施例中，步骤23中的加热温度为30-80℃。例如，可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等。优选地，可以在40℃下加热蒸发溶剂。

在本发明的一个实施例中，阴极电催化层230设置在气体扩散层220上。具体来说，可以将阴极电催化层230负载至气体扩散层220上，使用物理紧压的方式，将气体扩散层220带有阴极电催化层230的一侧、与阴离子交换膜240以及多孔固体电解质层300紧贴。贴合压力优选为5-10MPa。由此，阴离子交换膜240分别与阴极电催化层230和多孔固体电解质层300紧密结合，结构稳固，有效提高了电解槽的使用寿命。当然，在其他实施例中，可以将阴极电催化层230与阴离子交换膜240热压贴紧后，再将负载有阴极电催化层230的阴离子交换膜240分别与多孔固体电解质层300和气体扩散层220连接，热压温度优选为35-50℃，压力优选为5-10MPa。同样可以提高电解槽的使用寿命。

下面通过具体实施例具体描述本发明的电化学电解槽中阴离子膜和阴极电催化层的制备流程。

实施例1

阴离子膜的制备方法为：

(1)、将聚四氟乙烯、4-苯乙烯吡啶、聚醚胺以及偶氮类化合物按1:5:0.5:0.02的比例混合，形成混合液；

(2)、将混合液进行涂膜，在120℃下加热聚合24小时，得到厚度为100μm的模体；

(3)、将模体浸泡在浓度5％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为24小时；

(4)、将季胺化的模体采用去离子水冲洗，得到阴离子交换膜。

阴极电催化层的制备方法为：

(1)、将阴极电催化剂、聚四氟乙烯以及十六烷基三甲基溴化铵按1:0.2:0.5的比例加入75％浓度的乙醇溶剂中；

(2)、将溶剂超声分散均匀后，覆盖至气体扩散层上；

(3)、将气体扩散层上的溶剂在40℃下加热蒸发，得到阴极电催化层。

实施例2

阴离子膜的制备方法为：

(1)、将聚偏氟乙烯、苯并咪唑、聚乙烯聚胺以及有机过氧类化合物按1:2:0.2:0.005的比例混合，形成混合液；

(2)、将混合液进行涂膜，在80℃下加热聚合50小时，得到厚度为100μm的模体；

(3)、将模体浸泡在浓度15％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为20小时；

(4)、将季胺化的模体采用去离子水冲洗，得到阴离子交换膜。

阴极电催化层的制备方法为：

(1)、将阴极电催化剂、聚偏氟乙烯以及十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵按1:0.2:0.2的比例加入75％浓度的乙醇溶剂中；

(2)、将溶剂超声分散均匀后，覆盖至气体扩散层上；

(3)、将气体扩散层上的溶剂在80℃下加热蒸发，得到阴极电催化层。

实施例3

阴离子膜的制备方法为：

(1)、将聚醚醚酮、2-乙烯基吡啶、聚乙烯亚胺以及无机过氧类类化合物按1:6:0.7:0.05的比例混合，形成混合液；

(2)、将混合液进行涂膜，在140℃下加热聚合20小时，得到厚度为100μm的模体；

(3)、将模体浸泡在浓度13％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为40小时；

(4)、将季胺化的模体采用去离子水冲洗，得到阴离子交换膜。

阴极电催化层的制备方法为：

(1)、将阴极电催化剂、聚硅氧烷以及双癸基二甲基溴化铵按1:0.6:1的比例加入75％浓度的乙醇溶剂中；

(2)、将溶剂超声分散均匀后，覆盖至气体扩散层上；

(3)、将气体扩散层上的溶剂在30℃下加热蒸发，得到阴极电催化层。

在将上述具体实施例中制造的阴离子交换膜130和阴极电催化层230安装至电化学电解槽中后，本申请的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽，可以连续稳定运行。具体参考图5，图5是本发明实施例的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽还原氧气生成过氧化氢的时间-浓度折线图，本申请的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽在生成浓度10500mg/L的过氧化氢溶液时，可以连续稳定运行1000小时。

而参考图6,图6是一些实施例中的电化学电解槽还原氧气生成过氧化氢的时间-浓度折线图，在生成浓度10500mg/L的过氧化氢溶液时，这些电化学电解槽仅可以稳定运行100小时左右。相比于此，本发明的带有高稳定性阴极200的电化学电解槽，通过在阴离子交换膜240的制备过程中加入铸膜增强剂，有效提高了阴离子交换膜240的稳定性，实现了高槽电压环境下的稳定生成，提高了电解槽的寿命。其次，本发明使用带有大量孔隙的多孔固体电解质层300，并在孔隙内填充固态电解质微球，而非传统中常用的液态电解质。固态电解质因具有室温下快速离子传导、高可靠性和易于加工的特性，有效提高了反应效率。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，包括：

阳极、阴极，以及设置在所述阴极和阳极之间的多孔固体电解质层；

其中，所述阳极包括依次设置的阳极集流板、阳极电催化层以及阳离子交换膜；

所述阴极包括依次设置的阴极集流板、气体扩散层、阴极电催化层以及阴离子交换膜，所述阴离子交换膜中含有铸膜增强剂；

所述多孔固体电解质层设置在所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间。

2.根据权利要求1所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阳极集流板内设有阳极反应室，所述阳极反应室设有用于通入去离子水的进水口和排出气体的出气口。

3.根据权利要求2所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阴极集流板内设有与所述气体扩散层接触的阴极反应室，所述阴极反应室设有用于通入气体的阴极室入口，以及排出气体的阴极室出口。

4.根据权利要求3所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述多孔固体电解质层内设有连通所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜的反应通孔，所述反应通孔内填充有固态电解质颗粒，所述多孔固体电解质层设有与所述反应通孔连通的固体电解质层进液口和固体电解质层出液口。

5.根据权利要求1所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阴离子交换膜由铸膜增强剂、聚合单体、交联剂以及引发剂按比例制成。

6.根据权利要求5所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阴极电催化层设置在所述气体扩散层上。

7.根据权利要求6所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阴离子交换膜的制备方法包括：

步骤11、将所述铸膜增强剂、所述聚合单体、所述交联剂以及所述引发剂按1：(2-6)：(0.2-0.7)：(0.005-0.05)的比例混合，形成混合液；

步骤12、将所述混合液涂膜，并加热聚合，得到模体；

步骤13、将步骤12中得到的所述模体浸泡在浓度5％-15％的三甲胺水溶液中以季胺化，浸泡时间为20-50小时；

步骤14、将季胺化的所述模体采用去离子水冲洗，得到所述阴离子交换膜。

8.根据权利要求7所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述铸膜增强剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜和聚甲醛中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述聚合单体选自4-苯乙烯吡啶、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、二乙烯基苯、2-乙烯基吡啶、1-乙烯基咪唑中的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述交联剂选自聚醚胺、聚乙烯聚胺、聚乙烯亚胺中的一种。

11.根据权利要求7所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述引发剂选自偶氮类、有机过氧类、无机过氧类化合物中的一种。

12.根据权利要求7所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述步骤11中加热温度为80-140℃，加热时间为20-50小时。

13.根据权利要求1所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阴极电催化层的制备方法包括：

步骤21、将所述阴极电催化剂、疏水剂以及所述阳离子表面活性剂按1:(0.2-0.6)：(0.2-1)的比例加入溶剂中；

步骤22、将步骤21中的所述溶剂超声分散均匀后，覆盖至所述气体扩散层上；

步骤23、将步骤22中所述气体扩散层上的所述溶剂加热蒸发，得到所述阴极电催化层。

14.根据权利要求13所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷中的一种。

15.根据权利要求13所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基-2-甲基吡啶溴化铵、双癸基二甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、甲基二牛脂酰乙基-2-羟乙基硫酸甲酯铵、丁基三甲基溴化铵、四甲基溴化铵、正辛基三甲基溴化铵中的一种或多种。

16.根据权利要求13所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述气体扩散层选自碳纤维纸、碳黑纸、碳纤维布、碳毡中的一种。

17.根据权利要求13所述的带有高稳定性阴极的电化学电解槽，其特征在于，所述步骤23中的加热温度为30-80℃。

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