[发明专利]废旧燃料电池的回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废旧电池的回收利用方法，特别涉及一种废旧燃料电池的回收利用方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效环保的发电方式，其能效转化率超过60％，远高于内燃机30％～35％的能源转换效率；此外燃料电池使用氢气作为燃料，燃料可再生且来源广，而且排放物仅为水，这对于国家能源战略和环境保护具有特别重要的意义。但随着时间的推进，废旧的燃料电池也越来越多，如果不进行任何处理就直接废弃的话，一方面造成资源浪费，另一方面造成环境污染。现有技术中，关于燃料电池的回收再利用渠道和工艺都不完善，传统方法中处理废质子交换膜一般都采用焚烧或掩埋方式，这种方式会产生氟化物，造成了极大的环境污染。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种工艺简单、无污染、回收率高的废旧燃料电池的回收利用方法。

本发明通过以下方案实现：

一种废旧燃料电池的回收利用方法，包括以下步骤：

Ⅰ将废旧燃料电池进行拆解得到膜电极、双极板和金属外壳，双极板和金属外壳直接回收；

Ⅱ将步骤Ⅰ中得到的膜电极浸没于有机溶剂中，超声波震荡后，分离出浮于混浊液体上层的固体物，再将分离后的混浊液体通过一定目数的筛网过滤，得到膜状物和第一次滤液，最后将第一次滤液通过滤纸过滤，得到滤渣和第二次滤液即有机溶剂，有机溶剂可循环利用；超声波震荡时间一般控制在30～60min左右，浮于混浊液体上层的固体物包括PP/PE和气体扩散层等，分离出的PP/PE和气体扩散层，可直接回收处理；

Ⅲ将步骤Ⅱ中得到的膜状物，经干燥粉粹制得膜颗粒，将膜颗粒与质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液以一定质量比混合后置于200～300℃的高压反应釜中保持一定时间，一般控制在3～10h，直至膜颗粒完全溶解，制得溶液；可根据需要，可将制得的溶液重铸形成新的质子交换膜，或者往制得的溶液中添加其他物质混合制备成相应的产品，例如：加入PTFE可制备成复合膜，加入氧化硅可制备成超强酸催化剂；

Ⅳ将步骤Ⅱ中经最后过滤得到的滤渣经干燥粉粹后，在充满空气且400～600℃环境下灼烧6～10h，之后冷却形成固体物质，将固体物质溶解于0.5～3mol/L的硫酸或盐酸溶液中，过滤洗涤后得到铂金属颗粒。该步骤中，催化剂滤渣包括催化剂和碳纸，经充满空气且高温环境下灼烧后，可将碳纸等杂质烧掉。

进一步地，所述步骤Ⅲ中，膜颗粒与质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液的质量比为1：30～1：100。

进一步地，所述步骤Ⅲ中，所述步骤Ⅲ中，质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液中添加有高沸点添加剂，所述质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液与高沸点添加剂的质量比为100：(1～5)。高沸点添加剂的添加，有利于提高由步骤Ⅲ制得的溶液重铸形成的质子交换膜的性能。优选地，所述高沸点添加剂为二甲基亚砜、乙二醇中的一种或其混合物。具体操作时，将质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液与高沸点添加剂按相应的质量比混合形成乙醇混合水溶液，此时步骤Ⅲ中质量浓度为15％～65％的乙醇水溶液则为乙醇混合水溶液。

进一步地，所述步骤Ⅱ中，筛网的目数一般选择为10～50目，以满足将质子交换膜过滤出来即可。

进一步地，所述步骤Ⅱ中，有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、乙二醇中的一种或多种。

本发明的废旧燃料电池的回收利用方法，工艺简单，易于实现，在回收过程中不会产生二次污染，回收率高；本发明方法回收制得的溶液，可根据需要进行重铸形成新的质子交换膜，也可往溶液中添加其他物质形成相应的产品，选择性高；本发明方法回收的铂金属的纯度在99.9％以上，可作为首饰的原材料或是燃料电池膜电极催化剂的原材料，从而实现贵金属铂的循环再利用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种废旧燃料电池的回收利用方法，包括以下步骤：

Ⅰ将废旧燃料电池进行拆解得到膜电极、双极板和金属外壳，其中双极板和金属外壳直接回收；

Ⅱ将步骤Ⅰ中得到的膜电极浸没于无水乙醇中，超声波震荡30min，分离出浮于混浊液体上层的固体物，再将分离后的混浊液体通过50目的筛网过滤，得到膜状物和第一次滤液，最后将第一次滤液通过滤纸过滤，得到滤渣和第二次滤液；