CN110747341A - 一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法 - Google Patents

一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法 Download PDF

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董辉
刘清
谢春元
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Abstract

本发明公开了一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，包括如下步骤：现将膜电极在有机试剂中浸渍8‑12h，待膜电极发生溶胀变形后采用超声波破碎仪破碎30‑45min；取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣；将步骤b所得的滤渣加入至去离子水中，在20‑23MPa、270‑340℃的反应釜中反应8‑12h得到带有沉淀的透明溶液；将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，将沉淀放入马弗炉内550‑650℃下处理8‑12h，再将处理后的沉淀完全溶解至王水后，再滴加入甲酸反应即可得铂单质。本发明的优点在于过程不产生对环境影响的物质，步骤简单，降低回收成本。

Description

一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法
技术领域
本发明涉及膜电极回收技术领域，特别涉及一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法。
背景技术
当前,膜电极组件的高成本阻碍了质子交换膜燃料电池的商业化。质子交换膜燃料电池中膜电极组件的关键材料主要是贵金属铂催化剂、全氟磺酸膜和碳纸等。铂在自然界中的储量少,价格昂贵。出于降低成本、节约资源及保护环境等目的,充分回收并再利用贵金属铂,是很有必要的。
现阶段从膜电极中回收铂单质过程中，很容易产生HF，以及使用一些强氧化剂，对环境影响比较大，步骤也比较繁琐，有些采用低温脆化处理，使得回收的成本大幅增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，对环境更加友好，成本也得以降低。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、现将膜电极在有机试剂中浸渍8-12h，待膜电极发生溶胀变形后采用超声波破碎仪破碎30-45min；
b、取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣；
c、将步骤b所得的滤渣加入至去离子水中，在20-23MPa、270-340℃的反应釜中反应8-12h得到带有沉淀的透明溶液；
d、将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，将沉淀放入马弗炉内550-650℃下处理8-12h，再将处理后的沉淀完全溶解至王水后，再滴加入甲酸反应即可得铂单质。
优选的，所述有机试剂选自乙二醇、甲醇、异丙醇、无水乙醇中的一种。
优选的，所述有机试剂与膜电极的体积重量比为（5-7ml）：1g。
优选的，所述王水浓度为50%-60%，所述王水温度保持在60-65℃。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过将处理后的膜电极材料水溶液经过反应釜通过超临界流体的特性将杂质中一些油以及有机物机型溶解，之后再通过去碳的方法出去多余碳残渣，最后通过甲酸将铂单质还原，得到的铂单质纯度高，回收率也高，步骤简单，且反应过程中不会产生HF，未使用到强氧化剂，对环境友好，成本也得以降低。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
a.现将87g膜电极加入至600ml无水乙醇中浸渍12h，无水乙醇使得膜电极发生溶胀变形，之后采用超声波破碎仪破碎40min；
b.取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣共65g；
c.将步骤b所得的滤渣加入至450ml去离子水中，在22MPa、340℃的反应釜中反应12h得到带有沉淀的透明溶液；
d.将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，所述沉淀内只含有铂与碳残渣，不含氟化物，后续也不会产生HF，将沉淀放入马弗炉内600℃下处理8h，再将处理后的沉淀完全溶解至60℃的50%王水后，再滴加入甲酸还原反应即可得铂单质，直至无铂单质产生后停止滴加，过滤出铂单质后洗涤得到铂金属颗粒11g。
实施例2
a.现将120g膜电极加入至630ml无水乙醇中浸渍10h，无水乙醇使得膜电极发生溶胀变形，之后采用超声波破碎仪破碎40min；
b.取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣共98g；
c.将步骤b所得的滤渣加入至600ml去离子水中，在23MPa、340℃的反应釜中反应12h得到带有沉淀的透明溶液；
d.将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，所述沉淀内只含有铂与碳残渣，不含氟化物，后续也不会产生HF，将沉淀放入马弗炉内60℃下处理12h，再将处理后的沉淀完全溶解至65℃的50%王水后，再滴加入甲酸还原反应即可得铂单质，直至无铂单质产生后停止滴加，过滤出铂单质后洗涤得到铂金属颗粒19g。
实施例3
a.现将100g膜电极加入至550ml无水乙醇中浸渍8h，无水乙醇使得膜电极发生溶胀变形，之后采用超声波破碎仪破碎30min；
b.取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣共83g；
c.将步骤b所得的滤渣加入至500ml去离子水中，在23MPa、300℃的反应釜中反应8h得到带有沉淀的透明溶液；
d.将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，所述沉淀内只含有铂与碳残渣，不含氟化物，后续也不会产生HF，将沉淀放入马弗炉内550℃下处理12h，再将处理后的沉淀完全溶解至60℃的50%王水后，再滴加入甲酸还原反应即可得铂单质，直至无铂单质产生后停止滴加，过滤出铂单质后洗涤得到铂金属颗粒15g。
本发明通过将处理后的膜电极材料水溶液经过反应釜通过超临界流体的特性将杂质中一些油以及有机物机型溶解，之后再通过去碳的方法出去多余碳残渣，最后通过甲酸将铂单质还原，得到的铂单质纯度高，回收率也高，步骤简单，且反应过程中不会产生HF，未使用到强氧化剂，对环境友好，成本也得以降低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
现将膜电极在有机试剂中浸渍8-12h，待膜电极发生溶胀变形后采用超声波破碎仪破碎30-45min；
取步骤a中超声所得的混合液去除上层漂浮的固体物，再将剩余的液体通过0.8μm微孔滤膜过滤，收集过滤后的滤渣；
将步骤b所得的滤渣加入至去离子水中，在20-23MPa、270-340℃的反应釜中反应8-12h得到带有沉淀的透明溶液；
将步骤c中所得带有沉淀的透明溶液过滤，得到沉淀，将沉淀放入马弗炉内550-650℃下处理8-12h，再将处理后的沉淀完全溶解至王水后，再滴加入甲酸反应即可得铂单质。
2.根据权利要求1所述的一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，其特征在于：所述有机试剂选自乙二醇、甲醇、异丙醇、无水乙醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，其特征在于：所述有机试剂与膜电极的体积重量比为（5-7ml）：1g。
4.根据权利要求1所述的一种从燃料电池膜电极回收关键材料的方法，其特征在于：所述王水浓度为50%-60%，所述王水温度保持在60-65℃。
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