[發明專利]一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法

在審

• 申請號: 202010294911.5
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111470670A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 王志興;鄧陽歌;郭華軍;顏果春;王接喜;李新海;胡啟陽;彭文杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/461;H01M8/008;C02F103/34
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

1.一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，凈化：

將硫酸鈉廢液進行物理沉降和化學凈化，除去溶液中的雜質，得到凈化后的硫酸鈉溶液；

步驟2，混合升溫：

將步驟1得到的凈化后的硫酸鈉溶液在硫酸鈉混合槽中加熱升溫，并與稀硫酸充分混合，通過硫酸鈉晶體以及電解用水調節硫酸鈉溶液的濃度；

步驟3，電解：

將混合升溫后的硫酸鈉溶液、稀硫酸溶液、稀氫氧化鈉溶液分別輸入到電解槽中使用氫氧燃料電池進行電解，其中，硫酸鈉溶液通過中間槽進液口輸入中間槽，稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液分別通過陽極室進液口和陰極室進液口輸入陽極室和陰極室中，電解后得到濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，同時，在陽極室生成氧氣，陰極室生成氫氣；

其中，陽極室生成的氧氣通過氧氣出氣管道輸送至氧氣儲罐中，經過與純氧氣混合、調節氣壓，再經PEMFC氧氣管道輸送至氫氧燃料電池中經擴散到達氣體擴散陰極，發生還原反應；

陰極室生成的氫氣通過氫氣出氣管道輸送至氫氣儲罐中，經過與純氫氣混合、調節氣壓，再經PEMFC氫氣管道輸送至氫氧燃料電池中經擴散到達氣體擴散陽極，發生氧化反應，殘余未反應的氫氣回流至氫氣儲罐中。

2.根據權利要求1所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，中間槽產生的稀硫酸鈉溶液通過中間槽出液管道輸送至硫酸鈉混合槽中，與步驟1得到的凈化后的硫酸鈉溶液進行混合升溫，經硫酸鈉晶體以及電解用水調節濃度后，通過中間槽進液口輸送至中間槽進行電解。

3.根據權利要求2所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，陽極室產生的濃硫酸溶液通過陽極室出液口輸送到硫酸混合槽中進行升溫，并通過電解用水調節濃度，得到稀硫酸溶液，再通過陽極室進液口輸送至陽極室進行電解。

4.根據權利要求3所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，陰極室產生的濃氫氧化鈉溶液通過陰極室出液口輸送至氫氧化鈉混合槽中進行升溫，并通過電解用水調節濃度，得到稀氫氧化鈉溶液，再通過陰極室進液口輸送至陰極室進行電解。

5.根據權利要求3所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，混合升溫后通入中間槽用于電解的硫酸鈉溶液的濃度為1.0～3.0mol/L，通入陽極室的稀硫酸溶液的濃度為0.1～2mol/L，通入陰極室的稀氫氧化鈉溶液的濃度為0.1～2mol/L。

6.根據權利要求5所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，電解的溫度為40～70℃。

7.根據權利要求6所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述電解槽為三室電解槽，析氧陽極為低析氧過電位陽極，析氫陰極為低析氫過電位的陰極。

8.根據權利要求7所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，電解槽陽離子交換膜為Nafion-117型全氟磺酸離子膜，電解槽陰離子交換膜為AMI-7001型季銨陰離子膜。

9.根據權利要求8所述的一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述氫氧燃料電池為質子交換膜燃料電池，其中，氣體擴散陽極和氣體擴散陰極的電極材料為Pt/C電極，質子交換膜為含氟質子膜，氫壓為0.01MPa，氧壓為0.1MPa。