[發明專利]一種水電解槽用隔膜布及其生產方法

有效

• 申請號: 201310732376.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104746202B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 楊麗麗;武田正明;張尤娟
• 申請（專利權）人: 東麗纖維研究所(中國)有限公司
• 主分類號: D03D15/00
• 分類號: D03D15/00;D03D13/00;D03D1/00;D06B3/10;D06B5/22;D06C7/02;D06M10/00
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本發明公開一種水電解槽用隔膜布及其生產方法，該隔膜布是由直徑在4～12um之間的聚苯硫醚纖維構成的高密度機織物，該隔膜布的厚度為0.2～3.0mm，克重為200～600g/m²。本發明的水電解槽用隔膜布具有氣密性高、親水性好，且離子透過性優良的特點，同時還具有成本低廉、安全環保、輕量，且生產方法快速、高效，無污染，操作簡單，節省能源的特點。

技術領域

本發明涉及一種水電解槽用隔膜布及其生產方法。

背景技術

隔膜是水電解槽的主要核心材料，被置于水電解槽的陽極、陰極之間，阻止陽極側氣體和陰極側氣體的混合,以保證氣體的純度。其性能要求為：能被電解液充分潤濕；平均孔徑小、氣密性高；孔隙率大；有一定的機械強度和剛度；不被堿性電解液腐蝕、耐高溫、耐化學穩定性強；容易實施工業化。

目前國內主要的堿性水電解制氫設備廠家仍然使用石棉布作為隔膜。但是，隨著工業化進程的推進和技術進步，在生產實踐過程中，人們也逐漸認識到石棉隔膜存在一些問題。首先，石棉隔膜自身的溶脹性及化學不穩定性，導致純石棉隔膜在特定的運行環境中，特別是高電流負荷下，具有嚴重溶脹的缺陷，使隔膜機械強度下降，使用壽命縮短。而且，由于石棉材料的限制，電解液溫度只能控制在90℃以下，當電解液溫度超過90℃時，石棉隔膜的腐蝕也會加劇，從而對電解液造成污染，影響其使用壽命，所以很難利用提高溶液溫度的方法來提高電解槽的效率。同時，目前石棉材料還存在著資源減少、價格提高和質量的不穩定性等問題。綜合上述原因，能夠代替石棉隔膜的新型隔膜材料的開發應用已成為行業內非常重要的課題。各水電解制氫設備制造商也紛紛積極地探索節能環保、且工業化實現容易的高性能的新型隔膜材料。然而，這些所謂的新型隔膜材料由于仍然存在著如下的各種問題,還不能完全取代石棉隔膜。

如中國公開專利CN101372752公開了一種采用普通聚苯硫醚纖維制成的非制造布，然后通過70～130℃，90～98%的H₂SO₄進行磺化處理20～40分鐘，再用30%的氫氧化鉀處理，最后得到耐高溫堿性水電解槽隔膜。該發明由于非織造布的吸液率相對較強，經過強酸處理后，在清洗過程中需要消耗大量寶貴的水資源和化學藥品，清洗時間也較長，且工藝操作復雜，易對環境造成污染。同時安全性也差，不宜進行工業化生產。

又如中國公開專利CN101195944公開了一種采用聚醚醚酮纖維、聚苯硫醚纖維、聚丙烯纖維中的一種、兩種或三種為原料織造而成的機織物作為無石棉環保節能型隔膜布，雖然該隔膜布的氣密性滿足了石棉隔膜的標準要求，但由于上述化學纖維的吸水性差，導致制得的隔膜布親水性差，無法真正滿足使用要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣密性高、親水性好的水電解槽用隔膜布。

本發明的另一目的在于提供一種工藝簡單、省能源、對環境無污染的水電解槽用隔膜布的生產方法。

本發明的技術解決方案如下：一種水電解槽用隔膜布，該隔膜布是由直徑在4～12um之間的聚苯硫醚纖維構成的高密度機織物，該隔膜布的厚度為0.2～3.0mm，克重為200～600g/m²。如果聚苯硫醚纖維的直徑小于4um的話，在紡絲工藝和后道紡紗工藝過程中，都會帶來困難。本發明通過采用細纖度的聚苯硫醚纖維,可以增加隔膜布內的纖維表面積,提高其芯吸效果，在相同結構的高密度織物隔膜布中，與普通粗旦纖維的隔膜布相比，本發明隔膜布的吸水率可以提高5%以上；而且在進行后道親水加工的情況下，隔膜布的纖維表面積的增加，從而可以增加其形成親水基團的數量，從而提高其親水性，與普通粗旦纖維的隔膜布相比，本發明隔膜布的吸水率可以提高8%以上，吸水速度均降為1s以內全部吸收。本發明通過采用細纖度的聚苯硫醚纖維,還可以保持紗線和織物結構致密均勻，從而提高隔膜織物的致密性，降低平均孔徑，提高孔徑均勻性，從而進一步提高其氣密性。考慮到能保證水電解槽用隔膜布的氣密性高，同時可以具有很好的吸水性能，本發明聚苯硫醚纖維的直徑優選6～10um。