[发明专利]一种固体聚合物电解质电解水膜电极的综合回收利用方法

说明书

本发明属于SPE电解水膜电极综合回收利用技术领域，公开了一种固体聚合物电解质电解水膜电极的综合回收利用方法，将SPE电解水膜电极经过浸泡、超声、冲洗将催化剂从全氟离子交换膜上分离；将得到的滤渣烘干后加入到足量的盐酸溶液中，待反应完全后将所得的滤渣和滤液离心分离；向得的滤液中加入氢氧化钠溶液，得到蓝色粉末；将蓝色粉末加热得到黑色固体；将黑色固体加入王水、离心分离；将得的滤液加入水合肼中，得到金属铂；将分离出来的全氟离子交换膜浸泡，热处理，得到的碳和催化剂，再与滤渣合并。本发明工艺流程简单，成本低，污染小，回收率高，回收率达到99％以上；极大地缓解了贵金属资源稀缺的压力。

技术领域

本发明属于SPE电解水膜电极综合回收利用技术领域，尤其涉及一种固体聚合物电解质电解水膜电极的综合回收利用方法。具体涉及电解水中铂、二氧化铱以及全氟离子交换膜的综合回收利用，同时适用于燃料电池中铂的回收利用。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

固体聚合物电解质(SPE)水电解制氢技术具有高效率、零排放、环境友好以及安全可靠等优点，在工业化制氢、氧中已经得到广泛应用。同时，通过电解水制得的高纯度氢、氧在能源、医疗、分析、载人航天以及深海探测等也具有广泛应用。

近年来，由于贵金属元素(如Pt、Ru、Ir等)在工业领域中的广泛应用，我国对贵金属的需求也在持续增长。然而我国贵金属资源储量匮乏，需要依靠大量进口来满足日常需求。同时，数量庞大的贵金属元素在失效以后得不到充分的回收利用，这不仅造成了资源的严重浪费，同时也对环境产生巨大污染。

在固体聚合物电解质电解水装置中，由于Pt/C和IrO₂具有快速的化学反应动力学以及优异的稳定性，已经成为最常用的阴极和阳极催化剂。然而长时间使用后，Pt/C和IrO₂仍然会失去活性。因此，如何从数量庞大的二次铂族金属元素中重新回收利用铂族金属是一项具有重大战略意义的挑战。而且SPE电解水中全氟离子交换膜的价格昂贵，对其进行回收利用是很有必要的。

目前，在固体聚合物电解质电解水装置回收领域，人们对废旧电解水装置中铂的回收技术方法已经较为成熟，常用的方法有锌粉置换法、离子交换法、还原法、萃取法以及活性炭吸附法等，但是对于同时回收阳极侧催化剂二氧化铱以及全氟离子交换膜的回收研究还比较少。对于铂的回收通常是用王水将铂从滤渣中提取出来，而阳极侧催化剂二氧化铱却不溶于氯铂酸，本发明巧妙地将两种催化剂分步提取并将全氟磺酸膜转换成可直接用于重铸膜的全氟磺酸树脂溶液，达到了对膜电极综合回收利用的目的。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术不能有效提高贵金属的回收利用率，不能减小重金属对环境的污染。而且现有技术成本高。

(2)现有技术只能回收阴极侧或阳极侧的单一一种催化剂，而本发明在有效提高金属回收率的情况下同时回收阴阳极催化剂以及全氟离子交换膜。

(3)现有技术提取贵金属需要多次提纯浸出液，流程繁琐，耗时长，污染环境。

解决上述技术问题的难度：

对于耗时长，成本高，所使试剂有一定污染，现有技术很难解决。

解决上述技术问题的意义：

通过对膜电极的综合回收利用可以有效的提高贵金属的回收率，减少对环境的污染，降低成本，同时将全氟离子交换膜转换成可直接用于重铸膜的全氟磺酸树脂溶液，达到了对膜电极综合回收利用的目的。

本发明提供了一种同时回收SPE电解水装置中铂、二氧化铱以及全氟离子交换膜的方法，有效的提高了贵金属的回收利用率，减小了重金属对环境的污染，极大地缓解了贵金属资源稀缺的压力。

发明内容