[发明专利]织造或非织造织物

说明书

本发明涉及一种织造或非织造织物，其包含：含有一种或多种选自由聚亚芳基硫醚、聚烯烃、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮或其共聚物组成的组的聚合物的纤维；和一种或多种选自由硫酸钡、硫酸锶、硫酸钙、硫酸铅(II)或其混合物组成的组的无机盐；其中一种或多种无机盐存在于至少部分纤维的表面上。织造或非织造织物特别适用于碱性水电解。

发明领域

本发明涉及一种包含一种或多种聚合物和一种或多种无机盐的织造或非织造织物(web)。本发明进一步涉及一种制备织造或非织造织物的方法、织造或非织造织物在碱性水电解中的用途、包含织造或非织造织物的电解池以及使用织造或非织造织物进行碱性水电解的方法。

发明背景

碱性水电解装置的各池通常由包含阴极的阴极室和包含阳极的阳极室组成。隔板安装在填充有电解质(例如氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH))的各室之间。

在碱性水电解中，在阴极产生氢气(H₂)

2H₂O+2e^‐→H₂+2OH^‐。

在阳极，形成氧气(O₂)：

在碱性水电解中进行的总反应是部分反应的总和：

气体隔板的功能一方面是防止各室之间的气体交换，另一方面是可使氢氧根离子(OH^-)从氢气室渗透至氧气室。隔板应使气体交叉最小化，以避免在电解中产生的产物氢气和氧气的污染(氢气被氧气污染，反之亦然)，否则可能形成爆炸性混合物。

工业电解装置的零间隙原理描述了电极与分离膜或隔膜直接接触的设置。由此，与电极和隔板之间存在间隙的传统电解装置相比，可以使内部电阻最小化。除零间隙电解装置外，还采用非零间隙设计。工业电解装置可以在大气压或提高的压力(即取决于其设计1巴至约120巴)下操作。

在加压碱性水电解装置领域，现有技术的隔板包括石棉基隔板、陶瓷基隔板(Zirfon)以及基于氧化镍(NiO)的隔板。这些类型以孔尺寸处于纳米范围内的多孔结构为特征。

石棉基隔膜显示出良好的机械和化学稳定性、离子导电性和润湿性，这使得它们也适用于零间隙碱性水电解装置。然而，已将与石棉和氧化镍隔板的接触确定为严重的健康危害。为了保护人体健康并解决与水电解装置使用的石棉隔膜有关的处置问题，2005年欧盟委员会禁止了石棉及相关产品的销售和使用。除了与健康有关的问题，使用石棉隔膜的碱性水电解装置的效率由于石棉在90℃以上的温度下在苛性环境中的不稳定性而受到限制(参见非专利文献1和2)。

为了使电解池的过电位最小化，如果更高的操作温度是可能的，则其将是优选的。到目前为止，考虑到NiO基隔膜和Zirfon在高于90℃的温度下的效率和稳定性，认为NiO基隔膜和Zirfon是合适的石棉替代品。然而，NiO隔膜的缺点是成本效益低，寿命短以及与毒性相关的问题(参见非专利文献3-7)。关于Zirfon膜，除了它们对在一些零间隙碱性水电解装置中的安装厚度不足之外，其他缺点是它们对于在高压碱性电解装置中的使用所报道的低离子电导率和气体纯度问题(参见非专利文献8-10)。Zirfon膜的厚度通常为0.5mm，这是因为较大的厚度由于差离子电导率会导致工艺效率下降，这显著增加了膜的电压降，并增加了电解中的电力消耗。