[发明专利]用于回收燃料电池用催化剂的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于回收燃料电池用催化剂的方法和系统。

背景技术

日本专利特开No.JP-A-2004-171921描述了一种用于回收催化剂或者承载催化剂的载体的技术。根据所述的技术，溶解燃料电池的膜电极组件(MEA)，并利用离心分离器或过滤器使不溶成分与溶液分离，借此回收包含在该不溶成分中的催化剂或者承载催化剂的载体。

根据所述的技术，催化剂(Pt)在MEA形成前几乎不与催化剂墨汁分离。然而，还没有形成一种用于在电极形成后有效地分离催化剂(Pt)或承载催化剂的载体(承载Pt的碳)与其它成分(电解质和扩散层)的方法。例如，难以从已经组装的电池(例如，在电极形成后发现有缺陷的燃料电池、鉴定结束且不再需要的燃料电池，以及已到达其使用寿命的燃料电池)回收催化剂或者承载催化剂的载体。另外，分离催化剂或者承载催化剂的载体与其它成分增大了成本。由于这些原因，几乎不可能回收催化剂或者承载催化剂的载体。因此，回收催化剂或者承载催化剂的载体的可靠性保持较低。

例如，因为承载Pt的碳以及形成扩散层的碳具有基本相同的质量和尺寸，所以难以利用离心分离器或过滤器使这些碳相互分离。

发明内容

本发明提供一种用于可靠地回收催化剂或者承载催化剂的载体的方法和装置。

本发明的第一方面涉及一种用于回收燃料电池用催化剂的方法。此方法包括收集步骤。在收集步骤中，通过利用磁力吸附包含在催化剂和承载该催化剂的载体至少之一中的磁性材料来收集该催化剂。

根据此方法，在收集步骤中通过利用磁力吸附磁性材料来收集催化剂。因此，更容易且更可靠地执行仅催化剂的回收(分离催化剂与扩散层，并仅吸收和回收该催化剂)。

催化剂由PtCo(铂钴合金)制成。

在此情况下，因为Co是磁性材料，催化剂被磁力吸附。相反，当催化剂仅由Pt制成时，因为Pt是非磁性材料，该催化剂不被磁铁吸附。

此方法包括在收集步骤之后执行的再利用步骤。在再利用步骤中，所收集的催化剂被再利用作为新燃料电池的催化剂层的材料。

由此，所回收的催化剂被再利用。通过再利用所回收催化剂制成的新燃料电池用催化剂也在本发明范围内。

在供含有催化剂的废液流动的废液管路中执行收集步骤。

此情况下，因为在供废液流动的废液管路中执行收集步骤，所以从催化剂墨汁的废液中回收催化剂。

此方法包括在收集步骤之后执行的离心分离步骤。在离心分离步骤中，经离心分离从收集步骤收集的物质中提取催化剂。

由此，所收集物质中的剩余废液与催化剂分离，从而仅提取该催化剂。

此方法包括在收集步骤之前执行的粉碎步骤。在粉碎步骤中，粉碎包括催化剂层的MEA。

由此，扩散层和电解质膜也在粉碎步骤中粉碎成小颗粒。因此，含有磁性材料的催化剂或者承载该催化剂的载体更可靠地(与不执行粉碎步骤的情况相比)经磁性吸附与不含有磁性材料的扩散层和电解质膜的小颗粒分离。结果，更可靠地(与不执行粉碎步骤的情况相比)回收催化剂或者承载该催化剂的载体。

此方法包括在粉碎步骤与收集步骤之间执行的分散步骤。在分散步骤中，将经粉碎的MEA分散于溶剂中。

由此，经粉碎成分中包含的电解质膜的小颗粒溶解于溶剂中。因此，含有不溶解于溶剂中的磁性材料的催化剂或者承载该催化剂的载体更可靠地(与不执行分散步骤的情况相比)经磁性吸附与不含有该磁性材料的电解质膜分离。因此，更可靠地(与不执行分散步骤的情况相比)回收催化剂或者承载该催化剂的载体。

在粉碎步骤中通过粉碎MEA获得的小颗粒在被干燥的同时被发送至收集步骤以回收催化剂。

由此，不需要分离催化剂以及承载该催化剂的载体与溶剂。因此，与执行分散步骤的情况相比，步骤数减少。

本发明的第二方面涉及一种用于回收燃料电池用催化剂的系统。该系统包括收集装置，该收集装置利用磁力吸附包含在催化剂和承载该催化剂的载体至少之一中的磁性材料。

对于此系统，利用收集装置的磁力吸附包含在催化剂和承载该催化剂的载体至少之一中的磁性材料。因此，更容易且更可靠地执行仅催化剂的回收(分离催化剂与扩散层，并仅吸收和回收该催化剂)。

收集装置设在供含有催化剂的废液流动的废液管路上。还提供离心分离装置。此离心分离装置经离心分离从利用收集装置收集的物质中提取催化剂。

由此，所收集物质中的剩余废液与催化剂分离，从而仅提取该催化剂。

此系统包括粉碎装置，该粉碎装置在利用收集装置吸附磁性材料之前粉碎包括催化剂层的MEA。