[發明專利]一種從膜電極中回收催化劑的方法

有效

• 申請號: 200610111901.3
• 申請日: 2006-08-24
• 公開（公告）號: CN101130192A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 張日清;王丹;董俊卿
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;H01M8/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;徐曾美

技術領域

本發明是關于一種回收催化劑的方法，更具體地是關于一種從膜電極中回收催化劑的方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池(Proton?Exchange?Membrane?Fuel?Cell，簡稱PEMFC)是一種將燃料和氧化性氣體的化學能通過電化學反應直接轉化為電能的反應裝置。PEMFC具有工作溫度低、能量轉換效率高、結構簡單，噪音低，燃料來源豐富，無環境污染等優點，具有廣泛的應用前景，可用于小型便攜式電源、家庭小型電站，電動汽車、潛艇等的動力電源。

在PEMFC的結構中，其核心部件就是膜電極，膜電極一般包括作為基體材料的質子交換膜、在質子交換膜兩個表面上的催化層以及在催化層的表面上的擴散層，其中催化層中含有用于催化反應的貴金屬催化劑，如Pt/C催化劑、Pt-Ru/C催化劑、Pt-Cr/C催化劑中的一種或幾種。這些貴金屬催化劑價格昂貴，資源缺乏，從廢舊膜電極中回收催化劑，不僅可以有效地降低成本，還可以充分利用資源，具有重要的現實意義。

對于負載型貴金屬催化劑的回收，尤其是以碳為載體的貴金屬催化劑，多采用先直接焙燒，然后進行酸煮的方法。如CN1040665C公開了一種從廢鈀碳催化劑中回收鈀的方法，該方法將廢鈀碳催化劑放入焙燒爐中焙燒，焙燒灰用硫酸溶液酸煮除雜，除雜后的灰用氯化法把鈀浸出，浸出液經陽離子交換樹脂交換進一步除雜，交換液經氨絡合提純，還原得海綿鈀。該方法不適于回收膜電極中的催化劑，因為燃料電池的膜電極還包括質子交換膜，如果直接將膜電極進行燒結，把質子交換膜燒毀不僅浪費原料，而且在燒結過程中，質子交換膜中的氟元素會產生酸霧，污染環境。

因此，回收燃料電池廢舊膜電極中的催化劑時，首先需要將膜電極中的質子交換膜與催化層剝離，然后再對它們各自進行回收處理。CN?1697704A公開了一種催化劑回收方法，該方法從其表面的至少一部分上形成催化劑層的基體材料構成的催化劑構件上回收催化劑，具有以下步驟：(a)利用具有硬化性的保護涂覆劑在該催化劑層表面上形成保護涂層的步驟；(b)在該保護涂層硬化的條件下如加熱、送風或放置于室溫下，放置形成有該保護涂層的催化劑構件的步驟，而且能夠利用該硬化，從該基體材料上剝離該催化劑層。可以看出，在該方法中，將催化劑層與基體材料剝離需要涂覆硬化性保護涂層，然后使硬化性保護涂層硬化，因此使得剝離過程復雜，而且該方法多用于車用廢氣凈化催化劑以及燃料電池用制氫催化劑的回收，而這兩種催化劑所使用的基體材料一般為陶瓷載體，與燃料電池膜電極的基體材料不同，因此該催化劑回收方法中的剝離方式不適合用于剝離膜電極的基體材料即質子交換膜。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的催化劑回收方法中的基體材料的剝離方式過程復雜且不適合剝離膜電極的基體材料的缺點，提供一種從膜電極中回收催化劑的方法，該方法采用的剝離方式過程簡單并且適合剝離膜電極的基體材料。

本發明提供了一種從膜電極中回收催化劑的方法，該方法包括剝離膜電極的基體材料，然后從剝離掉基體材料的膜電極中回收催化劑，其中，剝離膜電極的基體材料的方法包括將膜電極與溶劑接觸，溶劑的用量和接觸的條件足以使膜電極的基體材料從膜電極上剝離，溶劑為能使膜電極的基體材料溶脹的溶劑。

本發明提供的從膜電極中回收催化劑的方法將膜電極浸泡在能使膜電極的基體材料溶脹的溶劑中，膜電極的基體材料即質子交換膜為高分子材料，能夠吸收液體溶劑而發生物理溶漲，基體材料溶漲后，催化層自然從基體材料表面脫落，從而將基體材料完全從膜電極中剝離出來，因此本發明的催化劑回收方法所采用的剝離方式過程簡單并且適合剝離膜電極的基體材料。

具體實施方式

本發明提供的從膜電極中回收催化劑的方法包括剝離膜電極的基體材料，然后從剝離掉基體材料的膜電極中回收催化劑，其中，剝離膜電極的基體材料的方法包括將膜電極與溶劑接觸，溶劑的用量和接觸的條件足以使膜電極的基體材料從膜電極上剝離，溶劑為能使膜電極的基體材料溶脹的溶劑。

其中，所述溶劑可以為各種能夠被膜電極的基體材料吸收而使基體材料溶脹的溶劑。優選情況下，所述溶劑選自水、醇、醛、有機羧酸和酮中的一種或幾種。由于水、醇和酮對人體的刺激和傷害及對環境的影響比較小，因此，為了環保的目的，更優選情況下，所述溶劑選自水、醇和酮中的一種或幾種。