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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Membran-Elektroden-Einheiten einer Brennstoffzelle.
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Brennstoffzellen, die als alternative Energiequellen für Fahrzeuge eingesetzt werden, bestehen jeweils aus einer gestapelten Anordnung von mehreren hundert Membran-Elektroden-Einheiten (MEA). Ein üblicher „Stack” für Fahrzeuganwendungen weist ca. 5 bis 8 kg edelmetallhaltiges Material auf. Außer Platin kommen auch Ruthenium und Palladium etc. in Membran-Elektroden-Einheiten zum Einsatz. Der Platingehalt eines Stacks, der 50 kW liefert, liegt je nach Spezifikation zwischen 50 und 100 Gramm.
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Aus dem Stand der Technik ist bis dato im Wesentlichen bekannt, Edelmetalle aus Katalysatoren rückzugewinnen. Die Rückgewinnung der Edelmetalle aus Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) einer Brennstoffzelle ist diesem Segment des Katalysatorenrecyclings nicht unähnlich.
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Übliche Rückgewinnungsprozesse basieren auf thermischen Verfahren. Dabei werden die Edelmetalle gegebenenfalls unter Einsatz verschiedener Zusatzstoffe in einem Hochofenprozess aufkonzentriert. Die Edelmetalle werden in ein Sammlermetall legiert und die übrigen Bestandteile verschlackt. Die unterschiedliche Dichte von Schlacke- und Sammlerphase gestatten deren Trennung. Anschließend wird das mit Edelmetallen angereicherte Sammlermetall einer hydrometallurgischen Aufbereitung zugeführt, in der die Metalllegierung in Lösung gebracht und die Edelmetalle durch Elektrolyse rückgewonnen („recycelt”) werden.
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Die in den Brennstoffzellen enthaltenen Fluorpolymere führen allerdings in der Hochtemperaturbehandlung zu korrosiven Verbindungen, die die Standzeiten der Ofen negativ beeinflussen und zudem eine kostenintensive Rauchgasreinigung erforderlich machen.
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Um diesem Problem zu begegnen, gibt es Ansätze, die korrosiven Rauchgase mit Hilfe geeigneter Zuschlagstoffe zu eliminieren oder die Edelmetalle durch Extraktion unter hohem Druck und Temperatur im sauren Medium abzutrennen.
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So ist beispielsweise aus
EP 1 478 042 A1 ein Verfahren zur Anreicherung von Edelmetallen aus fluorhaltigen Brennstoffzellenkomponenten bekannt, bei dem der Wärmebehandlungsprozess in Gegenwart eines anorganischen Zuschlagstoffes, der das Fluor bindet, stattfindet. Nach dem Wärmebehandlungsprozess wird dieser anorganische Zuschlagstoff, der ein Oxid, Carbonat, Hydrogencarbonat oder Hydroxid eines Elements aus der ersten, zweiten oder dritten Hauptgruppe ist, vom edelmetallhaltigen Material getrennt. Allerdings bilden sich hierbei größere fluorhaltige Schlackenmengen, die weiter behandelt werden müssen.
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Ein nasschemischer Verfahrensansatz zur Rückgewinnung der Edelmetalle aus fluorhaltigen Brennstoffzellenkomponenten wurde in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt „reACT” untersucht. Hierbei wird das edelmetallhaltige Material in einem Reaktor mit 20-%iger Salzsäure auf 150°C und 6 bar gebracht. Aus der Salzsäure wird mit einer am Boden des Reaktors befindlichen Elektrolysezelle Chlor erzeugt, mittels dessen die Edelmetalle oxidiert werden und in Lösung gehen, so dass die Edelmetalle aus der Reaktionslösung sowie aus dem Waschwasser, mit dem das aufgeschlossene Material gewaschen wurde, elektrolytisch oder durch Reduktion abgeschieden werden können. Aufgrund des erforderlichen hohen Chemikalieneinsatz und der zu geringen Verwertungsmengen ist dieser Verfahrensansatz momentan nicht wirtschaftlich.
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DE 10 2004 041 997 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Recycling von Brennstoffzellenkomponenten, bei dem die fluorhaltigen Anteile durch die Behandlung mit Wasser in überkritischem Zustand von den edelmetallhaltigen Anteilen abgetrennt. Dabei ist das überkritische Wasser in einem Temperaturbereich von 350 bis 450°C und einem Druckbereich von 200 bis 400 bar sowie in einem 100- bis 1000-fachen Überschuss bezogen auf die Masse der fluorhaltigen Anteile einzusetzen. Das Verfahren stellt allerdings aufgrund der Einsatzbedingungen hohe Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit an die Anlage.
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Ferner ist aus
US 2005/0211630 A1 ein Verfahren zum Recyceln von gebrauchten Perfluorsulfonsäure-Membranen bekannt, bei dem die katalysatorbeschichteten Membranen in einer wässrigen Lösungsmittel-Suspension gelöst werden, die bei einer Temperatur zwischen 190 und 290°C gehalten wird, bis eine Paste entsteht. Die Paste wird gefiltert und die Komponenten aus dem Filtrat getrennt, so dass eine Katalysator-Fraktion und eine Membran-Fraktion erhalten wird. Auch hier bestehen wirtschaftliche sowie sicherheitstechnische Bedenken.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich Chemikalieneinsatz und Anlagensicherheit verbessertes Verfahren zum Recycling von fluorhaltigen Brennstoffzellenkomponenten bereitzustellen, bei dem keine korrosiven Reaktionsprodukte entstehen und eine hohe Edelmetallausbeute erhalten wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Recycling (Rückgewinnen) der Edelmetalle von Membran-Elektroden-Einheiten einer Brennstoffzelle, die fluorhaltiges, mit Edelmetall beladenes Protonen-Austausch-Membranmaterial enthalten, wird unter Einwirkung von Ultraschall und Anwesenheit eines Lösungsmittels zur Trennung des Edelmetalls von dem fluorhaltigen Membranmaterial und einer anschließenden Filtration durchgeführt. Die Protonen-Austausch-Membran wird häufig auch als Polymerelektrolytmembran (PEM), oder auch proton exchange membrane (PEM) bezeichnet.
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Zunächst wird das Protonen-Austausch-Membranmaterial in ein mit Lösungsmittel gefülltes Ultraschallbad überführt und darin einer Ultraschallbehandlung unterzogen, wobei das Edelmetall in das Lösungsmittel übergeht. Daraufhin wird das von Edelmetall befreite, fluorhaltige Membranmaterial von dem nun mit Edelmetall beladenen Lösungsmittel abgetrennt und das fluorhaltige Membranmaterial einer thermischen oder stofflichen Verwertung zugeführt. Das Filtrieren des mit dem Edelmetall beladenen Lösungsmittels führt zu einem mit Edelmetall beladenen Filtermaterial, das nach einer gewissen Filtrationsdauer einer konventionellen thermischen Verfahrensstufe zur Rückgewinnung des Edelmetalls zugeführt wird. Die Edelmetallrückgewinnung kann vorteilhaft in einer herkömmlichen Anlage durchgeführt werden, da das fluorhaltige Polymer der Protonen-Austausch-Membran zuvor ausgeschleust wurde, so dass hier anders als bei der thermischen Behandlung der Protonen-Austausch-Membran selbst keine korrosiven Fluor-Reaktionsprodukte entstehen. Daher wird das Material der Ofenanlage auch weniger beansprucht und auf eine zusätzliche Rauchgasreinigung zur Entfernung der Fluorprodukte kann verzichtet werden. Ferner wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ausstrippen von Edelmetall- bzw. Platinfluoriden verhindert, so dass die Edelmetallausbeute erhöht wird.
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Die Ultraschallbehandlung kann unter Normalbedingungen stattfinden; ein Ethanol-Wasser-Gemisch als Lösungsmittel ist kostengünstig.
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Während der Ultrabeschallbehandlung kann das Lösungsmittel zur Unterstützung der auf akustischer Kavitation basierenden Lösungsmittelextraktion umgewälzt werden, etwa durch Rühren oder effektiver durch Eintrag einer Gas-(Luft-) oder Flüssigkeitsströmung. Gegebenenfalls können auch mehrere Umwälztechniken kombiniert werden. Das Umwälzen verbessert die Bewegung des Membranmaterials im Ultraschallbad, so dass Überlappungen und Zusammenfaltungen vermieden werden. Um die Extraktionswirkung weiter zu verbessern, kann das Ultraschallbad gekühlt werden.
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Vorteilhaft ökonomisch und umweltfreundlich kann das filtrierte Lösungsmittel in das Ultraschallbad rückgeführt werden und erneut zur Extraktion eingesetzt werden.
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Bevorzugt sind vor der ultraschallinduzierten Lösungsmittelextraktion die Protonen-Austausch-Membranen aus den Membran-Elektroden-Einheiten zu isolieren. Alternativ kann die MEA auch fraktioniert werden und auf die Trennung verzichtet werden.
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In einem ersten Verfahrensschritt werden daher die Membran-Elektroden-Einheiten fraktioniert, indem zunächst eine umlaufende Dichtung entfernt wird, die der thermischen oder stofflichen Verwertung zugeführt werden kann. Es bleibt die Komponente der Membran-Elektroden-Einheit übrig, die zwischen zwei Gas-Diffusionsschichten angeordnete, die Protonen-Austausch-Membran aufweist. Diese Komponente wird zerkleinert und einer Trennung, beispielsweise Siebung, unterzogen, so dass eine Protonen-Austausch-Membran-Fraktion erhalten wird, die in das Ultraschallbad überführt wird, und eine Gas-Diffusionsschichten-Fraktion, die ebenfalls dem konventionellen thermischen Verfahren zum Rückgewinnen des Edelmetalls aus dem beladenen Filtermaterial zugeführt werden kann.
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Das verwendete Filtersystem zum Filtrieren kann, um ein vorzeitiges Zusetzen des Filters zu verhindern und andererseits auch die Edelmetallpartikel mit Nanogröße zu erfassen, zumindest zwei in Reihe geschaltete Filterstufen aufweisen, wobei das Filtermaterial in Fließrichtung abnehmende Porengröße aufweist. Weiter ist sinnvoll, ein Filtermaterial zu wählen, das lösungsmittelbeständig und nicht halogenhaltig ist. Polypropylen ist ein geeignetes Filtermaterial.
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Das sich im Lösungsmittel befindende Edelmetall wird in dem Filtermaterial aufkonzentriert, das, nachdem der Filter gesättigt ist, entnommen und im Weiteren der Rückgewinnung nach dem Stand der Technik zugeführt wird. Da hier das edelmetallhaltige Material nun in einer veränderten Matrix vorliegt, können durch den Verwerter, der die Rückgewinnung vornimmt, keine Rückschlüsse auf das ursprüngliche Material gezogen werden.
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Die nach Entfernung der Dichtung verbleibende Komponente kann beispielsweise zunächst grob vorzerkleinert werden, ehe sie weiter zerkleinert wird, beispielsweise in einer Schneidmühle, in der die spröden Gas-Diffusionsschichten durch Prall- und Scherwirkung in kleinere Korngrößen zerkleinert werden als die elastischen Protonen-Austausch-Membranen, und so schon hier eine Größentrennung gestatten.
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Gegebenenfalls kann auch der Einsatz mehrerer in Reihe geschalteter Schneidmühlen vorgesehen sein, die sukzessive kleinere Partikel bereitstellen, etwa bis zu einer Partikelgröße < 125 μm. Dabei kann zumindest die Schneidmühle, die diese Korngröße liefert, gekühlt werden, da die Betriebstemperaturen der Schneidmühlen unter Umständen Temperaturen im Bereich der Schmelztemperaturen der Polymere erreichen können, was zu unerwünschten chemischen und physikalischen Veränderungen (z. B. Verformungen, Verklebungen, Oxidation) derselben führen kann.
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Ferner erfolgt im Ultraschallbad mit der Extraktion der Edelmetalle gleichzeitig die Abtrennung eines von der Protonen-Austausch-Membran umfassten Kohlenstoffträgers bzw. einer Rußpartikelschicht von dem fluorhaltigen Membranmaterial. Die Rußpartikel gehen ebenfalls in das Lösungsmittel über und werden zusammen mit den Edelmetallen auf dem Filtermaterial abgeschieden, so dass schon optisch eine Kontrolle des Extraktionsvorgangs möglich ist.
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Es hat sich gezeigt, dass das für die ultraschallinduzierte Extraktion geeignete Lösungsmittel vorteilhaft 20% Wasser und 80% Ethanol aufweisen sollte. Höhere Ethanolkonzentrationen führen zu keiner Verbesserung, während geringere Ethanolkonzentrationen deutlich schlechtere Extraktionsergebnisse liefern. Letzteres gilt auch für andere Lösungsmittel wie Isopropanol und Cyclohexan.
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Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte signifikante Erhöhung der Edelmetall-Rückgewinnungsquote ist ein wichtiger Beitrag zur Ressourcenschonung und Rohstoffsicherung.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine perspektivische Explosionsansicht einer Membran-Elektroden-Einheit,
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3 eine Seitenschnittansicht durch ein Ultraschallbad.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf die Anreicherung von Edelmetallen aus fluorhaltigen Brennstoffzellenkomponenten durch ultraschallinduzierte Lösungsmittelextraktion und anschließender Filtrierung zur Rückgewinnung der Edelmetalle.
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Durch die ultraschallinduzierte Extraktion mit 80-prozentigem Ethanol als Lösungsmittel kann das fluorhaltige Material der Protonen-Austausch-Membran vor dem thermischen Prozess ausgeschlossen werden. Die Edelmetalle werden in dem Filter angereichert, der nicht aus fluorhaltigem Material, sondern beispielsweise aus Polypropylen besteht, so dass die anschließende Rückgewinnung der Edelmetalle in einem herkömmlichen thermischen Prozess unbedenklich ist, da keine korrosiven Reaktionsprodukte gebildet werden. Eine aufwändige Rauchgasreinigung und verminderte Ofenstandzeiten können so vermieden werden. Ferner werden die durch Strippen von Platinfluoriden verursachten Edelmetallverluste minimiert, die Rückgewinnungsquote wird optimiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 1 zur Rückgewinnung der Edelmetalle aus den Membran-Elektroden-Einheiten von Brennstoffzellen skizziert. Das Verfahren lässt sich im Wesentlichen in die vier Prozessblöcke P1 bis P4 unterteilen. Im Prozessschritt P1 werden die Membran-Elektroden-Einheiten MEA in ihre Einzelkomponenten, die Protonen-Austausch-Membranen PEM, die Gas-Diffusions-Schichten GDL und die Dichtungen D, getrennt.
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2 zeigt eine Membran-Elektroden-Einheit MEA mit ihren einzelnen Komponenten dargestellt, die zwei außenliegenden Gas-Diffusions-Schichten GDL, der dazwischen liegenden Protonen-Austausch-Membran PEM, auf der das Platin/Ruthenium aufgebracht ist, und eine umrandende Dichtung D umfassen. Die Gas-Diffusions-Schichten GDL bestehen aus einem Kohlefasergeflecht, das mit einer Schicht Polytetrafluorethylen hydrophobiert ist. Die Gas-Diffusions-Schichten GDL sind porös, spröde und brüchig. Auf der Oberfläche des Perfluorsulfonsäure-Polymers (PFSA) der Protonen-Austausch-Membran PEM befindet sich eine mit dem Polymer verbundene katalytische Rußschicht aus dicht angeordneten Rußpartikeln, die mit Platin/Ruthenium-Partikeln versehen sind. Die Protonen-Austausch-Membran PEM ist elastisch und verformbar. Die Dichtung D ist vorgesehen, um die Anodenseite von der Kathodenseite gas- und flüssigkeitsdicht abzutrennen.
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Zur Fraktionierung der Membran-Elektroden-Einheit MEA (1) wird zunächst die Dichtung D abgetrennt. In einer zweiten Trennstufe werden die Gas-Diffusions-Schichten GDL von der Protonen-Austausch-Membran PEM separiert. Beispielsweise können die von der Dichtung D befreiten MEA-Komponenten GDL und PEM zerkleinert, beispielsweise in einer Schneidmühle, und anschließend getrennt werden.
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Aufgrund des unterschiedlichen Zerkleinerungsverhaltens der MEA-Komponenten treten schon bei der Zerkleinerung Entmischungseffekte auf. Die MEA-Komponenten GDL und PEM können beispielsweise über verschiedene Zerkleinerungsstufen zerkleinert werden und beispielsweise auf eine Korngröße < 125 μm gebracht werden. In den Schneidmühlen führt die unterschiedliche Materialbeschaffenheit der MEA-Komponenten bereits bei der Zerkleinerung zu einem Trennungseffekt, da die porösen Gas-Diffusions-Schichten GDL durch die zusätzliche Prall- und Scherwirkung der schnelllaufenden Schneidmühle im gleichen Zerkleinerungsschritt eine kleinere Korngröße erreichen als die elastische Protonen-Austausch-Membran PEM. Gegebenenfalls kann die Zerkleinerung unter Kühlung stattfinden, um die Zerkleinerungswirkung zu erhöhen und eine zu starke Wärmeentwicklung zu vermeiden, die die Materialien chemisch und physikalisch verändern könnte und etwa zu unerwünschten Schmelzprozessen des Polymers führen könnte. Zur Kühlung kann beispielsweise im letzten Zerkleinerungsschritt flüssiger Stickstoffzugegeben, um die Korngröße < 125 μm zu erreichen. Ferner kann die erzeugte Korngröße in der Schneidmühle mit Hilfe eines Siebeinsatzes beeinflusst werden. Das aufgegebene Material wird solange im Schneidraum zerkleinert, bis es die gewünschte Korngröße erreicht hat und den Siebeinsatz passieren kann.
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Zur Trennung des zerkleinerten Materials kann eine Siebung, etwa mit einem Rüttelsieb, vorgesehen sein. Da die in der Schneidmühle zerkleinerten Protonen-Austausch-Membranen PEM eine größere Korngröße aufweisen als die Gas-Diffusions-Schichten GDL, bilden die Protonen-Austausch-Membran-Partikel PEM den Siebrückstand und die Gas-Diffusions-Schicht-Partikel GDL den Siebdurchgang.
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Nach der Fraktionierung der Komponenten werden die Protonen-Austausch-Membranen PEM im Prozessschritt P2 weiter behandelt, während die Dichtungen D einer stofflichen oder thermischen Verwertung zugeführt werden. Die Gas-Diffusions-Schichten GDL können gegebenenfalls direkt dem Prozessschritt P4 zugeführt werden. Eventuell ist eine vorhandene PTFE-Schicht zuvor zu entfernen.
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Prozessschnitt P2 führt zur Rückgewinnung von PFSA, der so aufbereitet erhalten wird, dass er der stofflichen Verwertung zugeführt werden kann, nachdem die Rußpartikelschicht samt dem Platin/Ruthenium von der PFSA-Oberfläche gelöst wurde.
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Um dies zu erreichen, werden die Protonen-Austausch-Membranen PEM erfindungsgemäß einer Behandlung im Ultraschallbad z. B. mit 45 kHz unterzogen. Als optimales Lösungsmittel hat sich Ethanol und Wasser im Verhältnis 4:1 erwiesen. Andere Lösungsmittel wie Isopropanol und Cyclohexan führten nicht zum gewünschten Extraktionsergebnis. Während ein höherer Wasseranteil in Bezug zu Ethanol eine drastische Verschlechterung des Extraktionsverhaltens mit sich bringt, führt eine Erhöhung des Ethanolgehalts nicht zu einer Verbesserung.
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Je nach Spezifikation der Protonen-Austausch-Membranen PEM, Zerkleinerungsgrad, Lösungsmittelmenge und Ultraschallbedingungen reicht eine Behandlungszeit von nur ca. 3 min aus. Die Extraktion kann durch zusätzliches Umwälzen des Lösungsmittels, beispielsweise durch Rühren oder Einbringen von Gasblasen unterstützt werden. Da ein durch die Ultraschallwirkung verursachter Temperaturanstieg des Lösungsmittels den Extraktionsvorgang beeinträchtigen kann, kann gegebenenfalls eine Kühlung vorgesehen sein. In der ultraschallinduzierten Lösungsmittelextraktion wird der Rußpartikelfilm mitsamt der Edelmetallbeladung nahezu vollständig von der PFSA-Oberfläche gelöst. Es werden somit in diesem Schritt zwei Fraktionen erhalten: Das mit Platin, Ruthenium und Kohlenstoff beladene Lösungsmittel und das nun edelmetallfreie PFSA-Material, das nun ausgeschleust und der Weiterverwertung zugeführt wird.
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3 zeigt schematisch das Ultraschallbad 1, in dem die zerkleinerten Partikel der Protonen-Austausch-Membranen PEM in den Lösungsmittel LM der Ultraschallbehandlung unterzogen werden. Die Materialpartikel PEM kann einfach mit Hilfe eines Korbs 2 mit einer Maschenweite in das Ultraschallbad 1 aufgegeben werden, die ermöglicht, dass die Partikel PEM während der Behandlung im Korb 2 verbleiben, auch wenn sie aufgrund von Änderungen ihrer Materialeigenschaften während des Extraktionsvorgangs ihre Korngröße ändern, beispielsweise vergrößern. Bei einer Korngröße von 20 × 20 mm sollten die Korbmaschen kleiner als 6 mm gewählt werden, um ein Durchspülen der Partikel durch das Geflecht zu vermeiden.
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Die Lösungsleistung kann durch eine Materialumwälzung begünstigt und so die Behandlungszeit herabgesetzt werden, da keine sich überdeckende Flächen oder zusammengeklappte Partikel im Ultraschallbad ruhen. Die Umwälzung kann durch Rühren, effektiver jedoch durch Zugabe von Luft am Beckenboden und durch die Einstellung eines Flüssigkeitsstroms realisiert werden. 3 zeigt Düsen 3 am Boden des Ultraschallbads 1, mit denen ein Luft- oder Flüssigkeitsstrom eingebracht werden kann, der für die Umwälzung U sorgt, durch die die flächigen Partikel sich entfalten und ausrichten können, wodurch die gesamte Partikeloberfläche behandelt wird.
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Nach erfolgter Extraktion, wobei das Lösungsmittel LM aufgrund des Rußes schwarz eingefärbt ist, während der PFSA-Kunststoff seine Schwarzfärbung verliert und transparent wird, können die nun von der Rußschicht und dem Edelmetall befreiten Materialpartikel PEM aus reinem PFSA einfach mit dem Korb 2 entnommen werden, das edelmetallbeladene Lösungsmittel LM wird der Filtration in dem Prozessschritt P3 (1) zugeführt. Vor der stofflichen Verwertung kann das in dem Korb 2 vorliegende PFSA-Material noch gespült werden, etwa mit Wasser.
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Das edelmetallbeladene Lösungsmittel LM wird nun an ein Filtersystem überführt, um das Lösungsmittel von den Edelmetallen zu trennen. Das Filtermaterial hält die Edelmetalle (und die Rußpartikel) zurück und wird im letzten Prozessschritt P4 einer herkömmlichen thermischen Rückgewinnungsstufe zugeführt. Daher sind Filtermaterialien bevorzugt, die bei der thermischen Behandlung keine kritischen Reaktionsprodukte bzw. Emissionen verursachen und beständig gegenüber dem Lösungsmittel LM sind. Neben Papier- oder Keramikfiltern ist der Einsatz eines fluorfreien Kunststofffilters, beispielsweise aus Polypropylen denkbar. Bei der Anzahl der Filter im Filtersystem und der Wahl der Porengröße(n) ist zu berücksichtigen, dass die Edelmetallpartikel teilweise im Nanobereich vorliegen. Filter mit geringen Porengrößen setzen sich allerdings aufgrund der ebenfalls vorhandenen gröberen Partikel zu schnell zu. Daher ist es vorteilhaft, ein Filtersystem mit zumindest zwei Filterstufen, zuerst einem Grobfilter (z. B. 3 μm) und stromabwärts dazu einem Feinfilter (z. B. 1 μm), zu wählen. Geeignete Filterformen umfassen in einem Filtergehäuse eingesetzte Filterkerzen.
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Auch das Spülmedium, mit dem das aus dem Ultraschallbad ausgeschleuste PFSA gespült wurde, kann einer Filtration zum Auffangen von Edelmetallrückständen unterzogen werden.
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Das edelmetallbeladene Filtermaterial wird nach einer bestimmten Einsatzdauer, spätestens jedoch nach Aufbau eines bestimmten Überdrucks vor dem Filter, entnommen und P4, dem 4. Prozessschritt 4, zugeführt.
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Das filtrierte Lösungsmittel LM kann in das Ultraschallbad des Prozessschritts P2 zurückgeführt und somit erneut verwendet werden.
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Im Schritt P4 werden das edelmetallbeladene Filtermaterial sowie gegebenenfalls die Gas-Diffusions-Schichten GDL einer konventionellen Edelmetallrückgewinnung zugeführt, die im Wesentlichen der Edelmetallrückgewinnung aus Auto-Abgas-Katalysatoren entsprechen kann. Bei den bekannten thermischen Verfahren werden die Edelmetalle in einem Hochofenprozess, gegebenenfalls unter Einsatz verschiedener Zusatzstoffe, aufkonzentriert. Nach Legierung der Edelmetalle in ein Sammlermetall und Verschlackung der übrigen Bestandteile sowie der Trennung von Schlacke- und Sammlerphase kann das mit Edelmetallen angereicherte Sammlermetall einer hydrometallurgischen Aufbereitung zugeführt werden, in der die Metalllegierung in Lösung gebracht und die Edelmetalle durch Elektrolyse rückgewonnen werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden kritische Reaktionsprodukte des Fluors aus dem Rückgewinnungsprozess ausgeschlossen, so dass die thermische Behandlung unbedenklich ist. Durch Vermeidung des Edelmetallverlusts durch Fluoride kann die Rückgewinnungsquote auf 98% erhöht werden. Durch die Anreicherung der Edelmetalle vieler MEA's im Filter kann das thermisch zu behandelnde Volumen deutlich reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1478042 A1 [0007]
- DE 102004041997 A1 [0009]
- US 2005/0211630 A1 [0010]
