[發明專利]堿性水電解制氫用復合隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202211666712.8
• 申請日: 2022-12-23
• 公開（公告）號: CN115819818A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張學建;吳斌;潘華行;李華鋒;柳青
• 申請（專利權）人: 樂凱膠片股份有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C25B9/19;C25B1/04;C09D181/06;C09D7/20;C09D7/61;C09D7/65;C08L81/02;C08L81/06;C08L23/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了堿性水電解制氫用復合隔膜及其制備方法。該復合隔膜包括：編織平網膜以及形成在編織平網膜至少一個表面上的復合涂層，其特征在于形成復合涂層的涂布液包括親水無機顆粒、粘合樹脂、成孔劑、溶劑和分散劑：以親水無機顆粒和粘合樹脂的總質量為基準，親水無機顆粒的含量為80～90wt％；以涂布液的總質量為基準，親水無機顆粒和粘合樹脂的總含量為50～78.5wt％；以涂布液的總質量為基準，成孔劑的含量為1～6wt％；以親水無機顆粒的質量為基準，分散劑的含量為0.5～1wt％。該復合隔膜不僅制備工藝簡單，生產成本較低，而且具有較低的面電阻、較高的電流密度和較好的氣體阻隔性能。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體而言，涉及堿性水電解制氫用復合隔膜及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展以及人口的增長，以石油、煤炭為代表的化石能源由于其不可再生性和有限的儲量將帶來嚴重的能源危機，因此越來越迫切地需要發展清潔的可再生的新能源。目前在“碳中和”的目標牽引下，清潔能源代替化石能源的大潮已全面開啟，氫能作為熱值較高、污染與溫室氣體排放較低的清潔能源，被認為是實現碳中和目標的重要途徑。水電解制氫近年來備受歡迎，一方面是由于通過水電解制氫能夠實現“零碳排放”，獲得真正潔凈的“綠氫”；另一方面是由于水電解制氫還能夠將間歇、不穩定的可再生能源(風能、光伏、核能等)轉化儲存為化學能，促進新能源電力的消耗，由此可以帶來較大的生態環境效益和經濟效益。而堿性水電解制氫是目前國內主要制備綠氫的方式，在堿性水電解槽設備中，需要使用隔膜將陰陽電極分開，防止電極間的短路、阻止H₂(在陰極處形成)和O₂(在陽極處形成)通過隔膜發生滲透；同時隔膜作為電解液的移動通道，便于將OH^-從陰極輸送至陽極。

石棉隔膜是長期以來可用作水電解槽隔膜的主要原料，但由于其電阻較大、使用穩定性較差且具有毒性，因此其應用受到嚴格限制，新型非石棉隔膜成為研究的方向之一。目前現有的隔膜有PPS編織布隔膜，但由于其使用能耗較高，電流密度較低，限制了其應用；AGFA公司的ZIRFON系列隔膜能耗較低、電流密度較高受到廣泛關注，但其價格昂貴。因此，亟需提供一種使用性能優良且成本較低的堿性水電解制氫用隔膜。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出堿性水電解制氫用復合隔膜及其制備方法。該復合隔膜不僅制備工藝簡單，生產成本較低，而且具有較低的面電阻、較高的電流密度和較好的氣體阻隔性能。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種堿性水電解制氫用復合隔膜。根據本發明的實施例，該復合隔膜包括：編織平網膜以及形成在編織平網膜至少一個表面上的復合涂層，其特征在于形成復合涂層的涂布液包括親水無機顆粒、粘合樹脂、成孔劑、溶劑和分散劑：

以親水無機顆粒和粘合樹脂的總質量為基準，親水無機顆粒的含量為80～90wt％；

以涂布液的總質量為基準，親水無機顆粒和粘合樹脂的總含量為50～78.5wt％；

以涂布液的總質量為基準，成孔劑的含量為1～6wt％；

以親水無機顆粒的質量為基準，分散劑的含量為0.5～1wt％。