[發明專利]一種從廢棄的膜電極組件中回收炭紙的方法

無效

• 申請號: 200810013035.3
• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN101347788A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 林治銀;侯中軍;明平文;侯明;肖亮
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;H01M8/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 高永德

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，尤其涉及質子交換膜燃料電池復合質子交換膜生產設備。

背景技術

質子交換膜燃料電池的核心部件是膜電極組件。質子交換膜燃料電池在長期運行中，由于碳載鉑催化劑鉑的流失、聚集、催化劑中毒、碳的電化學氧化、電極憎水性能差和電池水管理、熱管理等因素的影響，造成膜電極組件失效或性能下降，從而影響電池穩定性而廢棄。隨著質子交換膜燃料電池的不斷應用，廢棄的膜電極組件會不斷增多，如何回收利用廢棄的膜電極組件中的關鍵材料，關鍵材料指的是：質子交換膜、氣體擴散電極上催化層電催化劑中的貴金屬鉑以及氣體擴散電極氣體擴散層的主要材料碳紙，不僅有利于環境保護，而且有利于資源的循環再利用和可持續發展，同時降低膜電極組件的制造成本。目前，已有從含有貴金屬鉑的廢棄物中回收貴金屬鉑的技術。但質子交換膜燃料電池核心部件膜電極組件中炭紙的回收利用技術未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種從廢棄的膜電極組件中回收利用炭紙的方法，使廢舊炭紙可以恢復使用。本發明的技術方案是：一種從廢棄的膜電極組件中回收炭紙的方法，包括用醇基溶劑浸泡法將膜電極組件中的質子交換膜與氣體擴散電極分開步驟，其特征在于所述的從廢棄的膜電極組件中回收炭紙的方法還包括氣體擴散電極上催化劑鉑的回收步驟和消除氣體擴散電極擴散層炭紙上的聚四氟乙烯和炭黑步驟。

本發明所述的一種從廢棄的膜電極組件中回收炭紙的方法，其特征在于所述的氣體擴散電極上催化劑鉑的回收步驟是：

1、按3份濃鹽酸(比重1.19)與1份濃硝酸(比重1.4)的比例將濃鹽酸與濃硝酸混合，配制成王水；

2、將從廢棄的膜電極組件中分離出來的氣體擴散電極放入去離子水中浸泡3-4小時取出，再放到新的去離子水中反復浸泡4-5次，取出晾干后，于120℃干燥1-2小時；

3、將步驟2得到的干燥氣體擴散電極放入步驟1配制的王水中浸泡4-8小時，王水的溫度在25-45℃之間，待王水中無汽泡放出后，將電極取出用去離子水浸泡2-3次，并把浸泡后的液體倒入浸泡電極的王水混合液中；

4、將步驟3得到的王水混合液用蒸餾方法將鹽酸和硝酸除掉，得到氯鉑酸溶液，用硼氫化鉀或者水合肼還原氯鉑酸溶液制得貴金屬鉑，或者用結晶法將氯鉑酸溶液制成氯鉑酸結晶固體，將結晶的氯鉑酸直接用于制備碳載鉑催化劑。

本發明所述的一種從廢棄的膜電極組件中回收炭紙的方法，其特征在于所述的消除氣體擴散電極氣體擴散層炭紙上的聚四氟乙烯和炭黑的步驟是：

1、將回收過金屬鉑的電極用去離子水洗至中性，成為含有聚四氟乙烯和少量炭黑的氣體擴散層；

2、將步驟1制得的含有聚四氟乙烯和炭黑的氣體擴散層在500-600℃焙燒1-3小時后，冷卻至室溫取出，得到回收的炭紙。

用本方法回收的炭紙，炭紙厚度與新炭紙相當，重量比新炭紙減少4-6％，電阻與新炭紙電阻相當。

本發明的積極效果是：可減少廢棄膜電極組件對環境的污染，使比較昂貴的膜電極組件的原材料--炭紙和催化劑中的貴金屬鉑得到回收利用，有利于資源的再利用，降低膜電極組件的制造成本。

具體實施方式

實例：1

取5cm×10cm膜電極組件10張，膜電極組件的催化層的催化劑是鉑含量為50％碳載鉑催化劑，催化劑涂覆量為0.7mg/cm²。將膜電極組件浸漬在無水乙醇中，在無水乙醇中質子交換膜逐漸溶脹，膜和氣體擴散電極逐漸分離，10分鐘后把分離的氣體擴散電極和膜分別取出，分別把氣體擴散電極和質子交換膜放到去離子水中浸泡，浸泡3.5小時取出，再放到新的去離子水中反復浸泡4次，目的是將氣體擴散電極和質子交換膜上的乙醇除掉。然后分別對質子交換膜進行處理和對氣體擴散電極上的催化劑鉑和碳紙進行回收。