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本发明公开了一种固体聚合物膜电解槽用膜电极及其制备方法，膜电极包括依次设置的阳极多孔传输层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极多孔传输层，质子交换膜与阳极催化层、阴极催化层原位一体化连接，阳极催化层采用多子集层结构，各子集层均含复合催化剂和全氟磺酸树脂，复合催化剂由贵金属催化剂和导电载体构成，各子集层中全氟磺酸树脂的用量、导电载体与贵金属催化剂占复合催化剂的比重梯度变化，各子集层中贵金属催化剂的担载量相同。制备时将阳极催化层和阴极催化层分别喷涂在阳极多孔传输层和阴极多孔传输层上，质子交换膜通过原位沉积在催化层成膜。本发明具有提高膜电极水电解性能，催化层与膜之间连接牢固不易开裂等优点。