[发明专利]从燃料电池堆中回收铂

说明书

技术领域

本发明涉及在燃料电池装置中用作催化剂的铂的回收。

背景技术

美国专利5,879,827公开了包含针状微观结构载体晶须的纳米结构单元，所述针状微观结构载体晶须带有针状纳米催化剂粒子。所述催化剂粒子可包含在组成、合金化程度或结晶度方面不同的不同催化剂材料的交替层。

美国专利申请公开2002/0004453 A1公开了燃料电池电极催化剂，其包括交替的含铂层和含第二金属低价氧化物的层，所述第二金属低价氧化物显示CO氧化的早期发生。

美国专利5,338,430、5,879,828、6,040,077和6,319,293也涉及纳米结构的薄膜催化剂。

美国专利4,812,352、5,039,561、5,176,786和5,336,558涉及微观结构。

美国专利申请10/674,594公开了燃料电池阴极催化剂，其包含将铂和第二层的交替层沉积到微观结构载体上而形成的纳米结构，其可形成三元催化剂。

JP60184647A(英文摘要)据称描述了通过特定的方法从燃料电池中回收一定量的贵金属，该方法包括电解或电解氧化的步骤，其中所述贵金属被沥滤入供料至电极的电解溶液中，所述电解溶液包含离子或配体，所述配体与所述贵金属形成配离子并使所述贵金属可溶。

欧洲专利申请公开1 065 742 A2据称描述了从燃料电池中回收电解质膜的特定方法，其可包括将膜电极组件从燃料电池堆中移出和将其浸泡在甲醇中以将电极从所述电解质膜除去的步骤。

美国专利4,775,452据称描述了通过在电解电池中进行的特定电解方法，从催化剂中回收一定量的微粒形式的贵金属。

美国专利5,133,843据称描述了在电化学电池的膜上或膜中回收特定形式的一定量金属的特定方法，其可包括用例如王水的无机酸处理的步骤。

从燃料电池部件上回收铂的一种标准方法是将所述部件灼烧和从形成的灰中回收铂。较大的部件，例如燃料电池堆，可以或者可能需要在灼烧之前被切碎。

发明内容

简而言之，本发明提供从包括含铂催化剂并包括可通向所述含铂催化剂的一个或多个开口的燃料电池堆中回收铂金属的方法，其中所述方法包括向至少一个所述开口引入酸性氧化溶液的步骤。所述方法还可包括将所述酸性氧化溶液从至少一个所述开口移出的步骤。所述方法还可包括从所述酸性氧化溶液中沉淀出铂盐的后续步骤。所述方法还可包括煅烧所述铂盐的后续步骤。所述酸性氧化溶液通常包含至少一种酸和至少一种氧化剂，所述氧化剂可以是例如过氧化氢的过氧化物。所述酸性氧化溶液通常包含至少一种强酸，例如盐酸。所述酸性氧化溶液可以是王水。本发明方法的一个实施方案另外包括利用所述酸性氧化溶液作为电镀溶液的后续步骤。本发明方法的一个实施方案另外包括利用所述煅烧的铂盐制造燃料电池催化剂的后续步骤。

在另一个方面，本发明提供用于从包括含铂催化剂并包括可通向允许所述含铂催化剂的一个或多个开口的燃料电池堆中回收铂金属的设备，所述设备包括适于连接至第一开口的第一连接器，和用于酸性氧化溶液的第一贮槽，该贮槽功能性地连接至所述第一连接器从而使所述酸性氧化溶液可被引入到所述第一开口中。所述设备可另外包括泵，所述泵功能性地连接至所述第一贮槽和第一连接器，从而使所述泵可从所述第一贮槽中将酸性氧化溶液移动到所述第一连接器中。所述设备还可包括适于连接至第二开口的第二连接器，其中所述第二连接器功能性地连接至所述贮槽，从而使所述酸性氧化溶液可以从所述第二开口移出到所述第一贮槽中。或者，所述第二连接器功能性地连接至第二贮槽，使得所述酸性氧化溶液可以从所述第二开口移出到所述第二贮槽中。

本发明提供本领域中未记载的、无需拆卸而从燃料电池堆中移出铂的快速和有效的方法及设备。

在本申请中：

“膜电极组件”指包含膜和至少一个但更通常为两个或更多个邻接所述膜的电极的结构，该膜包括电解质、通常为聚合物电解质；

“纳米结构单元(element)”指针状、离散、微观的结构，该结构包括在其至少一部分表面上的催化材料；

“纳米催化剂粒子”指在至少一维上具有等于或小于约15nm的尺寸、或者具有约15nm或更低的微晶尺寸的催化剂材料粒子，所述尺寸由标准2θX射线衍射扫描的衍射半峰宽值而测量；

“针状”指长度对平均截面宽度的比为大于或等于3；

“离散”指具有独立区别的不同单元，但不排除单元彼此互相接触；和

“微观”指具有至少一个等于或小于约1微米的维度。