[发明专利]水电解槽

权利要求书

1.一种水电解槽，包括：

膜，所述膜具有相反的第一主表面和第二主表面，并且包含碳负载的金属Pt或碳负载的Pt氧化物中的至少一种；

阴极，所述阴极位于所述膜的所述第一主表面上，所述阴极包含基本上由金属Pt和Pt氧化物两者组成的第一催化剂；

阳极，所述阳极位于所述膜的所述第二主表面上，所述阳极包含第二催化剂，所述第二催化剂包含基于所述第二催化剂的总重量计至少95重量％的以元素Ir计算的总金属Ir和Ir氧化物，其中存在金属Ir或Ir氧化物中的至少一种；以及

电源，其适合于在阳极析氧；

其中，所述碳负载的金属Pt或碳负载的Pt氧化物中的至少一种中的至少一部分在距离阳极最近的膜的区域中。

2.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述第二催化剂基本上由金属Ir或Ir氧化物中的至少一种组成。

3.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述第二催化剂还包含金属Pt或Pt氧化物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的水电解槽，其中所述第二催化剂基本上由金属Pt或Pt氧化物中的至少一种和金属Ir或Ir氧化物中的至少一种组成。

5.根据权利要求3所述的水电解槽，其中所述金属Ir或Ir氧化物中的至少一种和金属Pt或Pt氧化物中的至少一种具有分别以元素Ir和元素Pt计算的至少20:1的Ir与Pt的总重量比。

6.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述第二催化剂的金属Ir或Ir氧化物中的至少一种总共具有至少0.01mg/cm²的面密度。

7.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述膜还包含聚合物电解质。

8.根据权利要求7所述的水电解槽，其中所述聚合物电解质为全氟磺酸或全氟磺酰亚胺酸中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述碳负载的金属Pt或碳负载的Pt氧化物中的至少一种以0.05mg/cm³至100mg/cm³范围内的浓度共同存在于所述膜中。

10.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述碳负载的金属Pt或碳负载的Pt氧化物中的至少一种分布在整个所述膜中。

11.根据权利要求1所述的水电解槽，其中所述膜具有在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸的厚度，其中所述厚度具有在所述第一主表面和所述第二主表面之间的中点、在所述第一主表面和所述中点之间的第一区域，以及在所述第二主表面和所述中点之间的第二区域，并且其中所述第一区域基本上不含碳负载的金属Pt和碳负载的Pt氧化物两者，并且所述第二区域包含所述膜中的所述碳负载的金属Pt或碳负载的Pt氧化物中的至少一种。

12.一种由水产生氢和氧的方法，所述方法包括：

提供根据前述权利要求中任一项所述的水电解槽；

提供与所述阳极接触的水；以及

利用足够的电流提供在所述膜两端的电势差，以将所述水的至少一部分分别在所述阴极和所述阳极上转化为氢和氧。