[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

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。