[發(fā)明專利]一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極污染的檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711099905.9
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108107090A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鋒;田博元;劉少名;梁丹曦;侯繼彪;趙波
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國網(wǎng)山西省電力公司
• 主分類號: G01N27/27
• 分類號: G01N27/27;G01N27/333;G01N27/38;G01N27/20
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極污染的檢測方法，具體為：首先在電流模式下對電解池進(jìn)行電壓檢測，觀察電壓的階躍；然后再檢測電解池的電化學(xué)交流阻抗性能，通過檢測電解池的內(nèi)阻，觀察內(nèi)阻的增加量是否出現(xiàn)明顯的階躍，通過以上參數(shù)可以判斷電解池性能衰減是否由污染造成。所述的檢測方法可以準(zhǔn)確、有效的評價固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極的污染情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解制氫或制氧的一種檢測方法，具體涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極污染的檢測方法。

背景技術(shù)

能源是發(fā)展國民經(jīng)濟和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是直接影響經(jīng)濟發(fā)展的一個重要制約因素。隨著社會對環(huán)境保護(hù)的重視，氫能做為一種清潔能源即將替代汽油、柴油、城市燃?xì)獾瘸蔀樯畹闹饕茉础Ｄ壳埃娊庵茪涞闹髁骷夹g(shù)是堿液電解池，但是該技術(shù)有著高污染、氣體純度低、能耗大、體積大及電解池的漏堿等不可避免的缺陷。

固態(tài)聚合物(SPE)水解電解池技術(shù)具有產(chǎn)氣純度高、綠色環(huán)保、能耗低、體積小及產(chǎn)氣壓力高等諸多優(yōu)點，可成為代替堿液電解池技術(shù)的電解制氫主流技術(shù)。但是，在水電解過程中的高電壓環(huán)境容易導(dǎo)致雙極板或者供水管路等材料發(fā)生氧化腐蝕，腐蝕產(chǎn)生的金屬離子等污染物會污染膜電極組件，導(dǎo)致催化劑活性降低、膜阻增加甚至膜降解，影響電解池壽命。

因此，需提供一種準(zhǔn)確的對膜電極污染進(jìn)行檢測的方法，以備及時采取措施，有效延長SPE水電解池壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種解決固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極污染的在線檢測，傳統(tǒng)針對膜電極污染的檢測主要是對電解池離線解析，采用電子探針分析(EMPA)對膜電極斷面的元素進(jìn)行檢測，從而判斷離子污染情況。本發(fā)明提供一種操作方便、成本低廉的在線檢測膜電極污染情況，用于判斷電解池是否需要處理或更換。

實現(xiàn)本發(fā)明上述目的技術(shù)方案如下：

一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池膜電極污染的檢測方法，所述的檢測方法包括如下步驟：

1)檢測電解池的電壓電流性能：

在密度范圍為0～300mA/cm2的電流模式下，檢測所述電解池的電壓，觀察該范圍內(nèi)電壓的階躍；

2)檢測電解池的電化學(xué)交流阻抗性能：

檢測電解池的歐姆電阻或/和電荷轉(zhuǎn)移電阻，觀察電阻增加量的階躍。

優(yōu)選的，所述的步驟1)的電壓檢測，電流密度范圍為0～200mA cm-2，電壓階躍范圍為0.1～0.8V時初步判定膜電極被污染。

優(yōu)選的，所述的步驟2)中，歐姆電阻增加量為初始的2～6倍，電荷轉(zhuǎn)移電阻增加量為初始的1～7倍時，可判定膜電極被污染。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中檢測電解池的歐姆電阻。

優(yōu)選的，所述膜電極包括離子交換膜、位于離子交換膜的一側(cè)或兩側(cè)表面的支撐層和支撐層內(nèi)表面上沉積催化劑形成的催化劑層。

優(yōu)選的，所述支撐層包括納米多孔金薄膜；所述納米多孔金薄膜具有三維聯(lián)通孔結(jié)構(gòu)，孔徑在2nm～500nm，孔隙率為20％～70％，膜厚度為100nm～1000nm；所述催化劑的擔(dān)載量為5μg/cm2～100μg/cm2，催化劑在支撐層內(nèi)表面呈島狀或連續(xù)分布。

優(yōu)選的，所述支撐層預(yù)先熱壓在離子交換膜上，再沉積催化劑，最后對電極進(jìn)行凈化處理，得超薄膜電極。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：