[发明专利]一种膜电极催化剂浆料批量回收工艺及设备

说明书

本发明公开了喷涂法制备膜电极催化剂批量回收工艺及设备，回收喷涂过程中超出喷涂区域的催化剂；制备催化层前采用载体片将辅助设备完全包覆，保证在有效区域外，催化剂浆料全部落在载体片上，然后通过浸泡、刮除、收集、洗涤、真空烘干等工序实现对于夹具等硬件辅助设备上所粘附催化剂的高效回收，降低了成本同时减少空气环境的污染；同时本发明还公开了一种燃料电池催化剂批量回收设备，可以实现催化剂回收方法的批量化工作，提高工作效率，提高生产中原料的利用率，降低制作成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种喷涂法制备膜电极催化剂批量回收工艺及设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells,PEMFC)作为一种新型的清洁能源，由于其低污染甚至是无污染性被全球广泛关注。而PEMFC的核心部件膜电极(Membrane Electrode Assembly,MEA)，是燃料电池发生氧化还原的主要场所，也是研究者们研究的重点。GDL法是将催化剂涂覆在质子交换膜上形成ccm(catalyst coatedmembrane，指燃料电池中催化剂涂敷在质子交换膜两侧制备的催化剂/质子交换膜组件)，再通过热压技术将上述几层结合在一起形成膜电极。在GDL法中多数采用气动喷涂法和超声喷涂法制备，将催化剂溶液在一定环境条件下均匀喷涂在质子膜上，喷涂技术喷涂重复性、稳定性和产品均匀性都较好。对膜电极进行形貌分析,显示膜电极表面均匀且颗粒分散性良好,微孔层(MPL)和催化层(CL)呈立体孔隙结构,有利于减少传输电阻,形成有效的三相反应区。

但是喷涂过程中需要根据产品要求通过夹具等硬件设施进行辅助喷涂。因此会造成催化剂浆料的浪费，特别是长时间喷涂过程中，在辅助夹具四周会沉积大量催化剂，如果这些催化剂直接擦洗掉，成本无疑更高，而且对环境也有一定的污染。目前市场上针对喷涂过程中夹具边框等硬件辅助设备上所粘附的催化剂浆料的回收问题存在空白，为了解决能源浪费以及环境污染等问题，催化剂浆料的整体回收是目前膜电极生产过程中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷涂法制备膜电极催化剂批量回收工艺及设备，其优点在于，采用本方法和装置可以实现膜电极制备过程中，对于夹具等硬件辅助设备上所粘附的催化剂浆料的高效回收，以便再次利用，有效降低了成本同时减少空气环境的污染。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:

一方面，本发明提供了一种膜电极催化剂批量回收工艺，用于回收催化剂上载过程中超出目标区域的催化剂，包括以下步骤：

(1)将载体片包覆催化剂上载用辅助设备的表面后，进行催化剂上载；

(2)催化剂上载过程结束后，将粘附有催化剂的载体片置于密闭腔室内进行浸泡；

(3)将步骤(2)中浸泡后的载体片置于平台上，对载体片上的催化剂进行刮除，刮除下的催化剂进行清洗、离心，得到催化剂浆料；

(4)将步骤(3)中得到的催化剂浆料进行干燥，回收得到所述催化剂。

本发明进一步设置为：所述工艺用于回收喷涂法制备膜电极催化剂的过程中超出喷涂区域的催化剂；所述催化剂上载辅助设备包括夹具。

具体地，所述工艺包括以下步骤：

(1)所述辅助设备的表面为折叠面时，采用多片载体片互相相接的方式沿夹具等辅助设备的折叠面进行包覆，每片载体片的接头处均采用胶带进行粘接，保证包覆完全，使目标区域外的催化剂浆料喷涂至载体片表面上；

(2)将粘附有催化剂浆料的载体片置于密闭腔室内，加入醇类溶剂和高沸点有机溶剂的混合溶液进行浸泡，浸泡时间大于或等于24小时，优选24～30小时；