[發明專利]一種燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法無效
| 申請號: | 200910060437.3 | 申請日: | 2009-01-06 |
| 公開(公告)號: | CN101459245A | 公開(公告)日: | 2009-06-17 |
| 發明(設計)人: | 木士春;徐峰;潘牧 | 申請(專利權)人: | 武漢理工大學 |
| 主分類號: | H01M8/00 | 分類號: | H01M8/00 |
| 代理公司: | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 | 代理人: | 張安國 |
| 地址: | 430070湖北*** | 國省代碼: | 湖北;42 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 燃料電池 電極 關鍵 材料 回收 方法 | ||
1、一種質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于使用酸處理廢舊膜電極,回收膜電極關鍵材料,所述的關鍵材料包括貴金屬催化劑、質子交換樹脂和氣體擴散層材料,所述的膜電極包括MEA膜電極和CCM膜電極,MEA膜電極是將催化劑層直接涂敷在氣休擴散層上的膜電極,而CCM膜電極是將膜電極催化劑層直接涂敷在質子交換膜兩側制成的膜/催化劑三合一組件,所述的酸為濃硫酸、濃硝酸、或濃硫酸和濃硝酸任意比例的混合酸。
2、根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于,CCM膜電極關鍵材料的回收過程依次為:
第1、將使用過的CCM或CCM廢料用0.5摩爾/升稀硫酸浸泡2~5小時洗凈,真空保護下烘干,烘干溫度為70~110℃;
第2、將步驟1得到的CCM剪碎;
第3、將剪碎的CCM放入濃硫酸、濃硝酸、或濃硫酸和濃硝酸任意比例的混合酸中,攪拌、加熱60~100小時,膜電極和酸的質量比為1:1~100,加熱溫度為180~220℃;
第4、采用NaOH溶液調整pH值至6~8,得到底部帶有黑色粉末沉淀的溶液;
第5、離心分離步驟4得到的帶有黑色粉末沉淀的溶液,離心機轉速10000~16000轉/分,離心時間為10~60分鐘,其中,得到的黑色粉末為貴金屬催化劑,透明溶液為質子交換樹脂;
第6、用鹽酸調節透明溶液的pH值至2~2.5,用陽離子交換樹脂交換出溶于溶液中的賤金屬,樹脂柱內徑10~20厘米,流速80~150毫升/分鐘,陽離子交換樹脂是指Amerlite?IRA?400、Amerlite?IRA?93、異硫脲樹脂或732型陽離子樹脂。
3、根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于,MEA膜電極關鍵材料的回收過程依次為:
第1、將使用過的帶有氣體擴散層的MEA或帶有氣體擴散層的MEA廢料用0.5摩爾/升稀硫酸浸泡2~5小時洗凈,真空保護下烘干,烘干溫度為70~110℃;
第2、將步驟1得到的洗凈MEA剪碎;
第3、將剪碎的MEA放入濃硫酸、濃硝酸、或濃硫酸和濃硝酸任意比例的混合酸中,攪拌、加熱60~100小時,膜電極和酸的質量比為1:1~100,加熱溫度為180~220℃;
第4、采用NaOH溶液調整pH值至6~8,可得到底部有黑色粉末及黑色塊狀沉淀的溶液;
第5、采用抽濾,分離得到黑色塊狀沉淀物和濾液,其中黑色塊狀沉淀物為碳紙或碳纖維,濾液為黑色粉末的混合液;
第6、離心分離步驟5得到的濾液,離心機轉速10000~16000轉/分,離心時間為10~60分鐘,得到的黑色粉末為貴金屬催化劑,透明溶液為質子交換樹脂;
第7、用鹽酸調節透明溶液的pH值至2~2.5,用陽離子交換樹脂交換出溶于溶液中的金屬,樹脂柱內徑10~20厘米,流速800~150毫升,陽離子交換樹脂是指Amerlite?IRA?400、Amerlite?IRA?93、異硫脲樹脂或732型陽離子樹脂。
4、根據權利要求1-3任一項所述的質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于,所述的貴金屬催化劑是鉑、鉑族金屬、鉑碳載物及鉑族金屬的碳載物,或者鉑與鉑族金屬的二元合金,或者鉑與鉑族金屬的二元合金的碳載物,所述碳載物為導電碳黑、納米碳纖維或碳納米管。
5、根據權利要求1-3任一項所述的質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于,所述的質子交換樹脂是指具有磺酸基團的全氟磺酸樹脂、部分氟化的質子交換樹脂或者非氟化的質子交換樹脂,所述的非氟化的質子交換樹脂包括磺聚砜類樹脂、磺化聚苯硫醚樹脂、磺化聚苯并咪唑、磺化聚磷腈、磺化聚酰亞胺樹脂、磺化聚苯乙烯樹脂或磺化聚醚醚酮樹脂。
6、根據權利要求1-3任一項所述的質子交換膜燃料電池膜電極關鍵材料的回收方法,其特征在于,所述的氣體擴散層材料為碳紙或碳布。
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