一种膜电极的修复方法与流程

本申请涉及电解制氢，特别涉及一种膜电极的修复方法。

背景技术：

1、聚合物电解质膜(pem)水电解是一种很有前途的高效绿色制氢技术。膜电极在pem水电解中起着至关重要的作用，膜电极的好坏关系电解水产氢效率的高低。由于制造、加工、处理或操作引起的膜电极组件材料的不规则性可能导致性能损失和故障。薄膜针孔、割伤、撕裂、磨损或穿孔等缺陷都有可能会影响膜电极的性能。例如制造过程和随后的电解槽组装中，例如污染物颗粒，不均匀应力分布和膜降解都会导致膜完整性的丧失，从而产生大量气体传输(交叉)，并可能导致电短路。

2、在pem水电解过程中，特别是在氢气压力增加的情况下，氢气交叉是一个至关重要的问题，涉及到安全操作和效率损失，并在某些条件下存在可燃性危险。在运行的电解槽系统中必须避免这种气体混合物，以防止易燃的出口流。氢交叉的增加进一步不利于提升析氢效率，导致氢气的损失，最终导致制氢成本的增加，因此膜电极的完整性与电解水的制氢效率联系紧密。

3、目前当膜电极发生不可避免的破损时，只能舍弃破损的膜电极，直接更换新的膜电极，不对膜电极进行修复。

技术实现思路

1、本申请提供一种膜电极的修复方法，旨在解决现有技术中缺乏对膜电极进行修复的相关手段的问题。

2、为实现上述目的，本申请提出一种膜电极的修复方法，包括：

3、将导电物质与粘结剂进行溶液配制，搅拌获得溶液样品一；

4、将所述溶液样品一与含有nafion离子单体的醇溶液进行溶液配制，搅拌获得溶液样品二；

5、将所述溶液样品二与阳极催化剂以及醇溶液混合，以制备获得催化剂浆料；

6、基于所述催化剂浆料，对膜电极的破损处进行刮涂，以获得涂布后的膜电极；

7、将所述涂布后的膜电极压紧并进行烘烤，烘烤完成后获得修补后的膜电极。

8、在一些实施例中，所述导电物质包括铂黑、聚酰胺和环己醇中的至少一种。

9、在一些实施例中，所述粘结剂包括聚氨酯、聚异丁烯酚醛树脂和酚醛环氧树脂中的至少一种。

10、在一些实施例中，所述醇溶液包括异丙醇溶液和正丙醇溶液中的一种。

11、在一些实施例中，所述导电物质与所述粘结剂按照1:1～1:2的体积比进行溶液配制；所述溶液样品一与所述含有nafion离子单体的醇溶液按照5:1～20:1的质量比进行溶液配制。

12、在一些实施例中，所述阳极催化剂包括iro2、iro2@tio2、iro2@ceo2、iro2@nifepo3、irru合金和ir黑中的至少一种。

13、在一些实施例中，所述阳极催化剂的载量在0.5～2mg/cm2，所述催化剂浆料的浓度在1～3mg/ml。

14、在一些实施例中，对所述涂布后的膜电极进行烘烤时，烘烤温度为80℃，烘烤时间在5～12h。

15、在一些实施例中，所述基于所述催化剂浆料，对膜电极的破损处进行刮涂，以获得涂布后的膜电极之前包括：

16、提供基板，将所述基板粘在涂布机上并保持在65～85℃下10～25分钟，而后将待修补的膜电极固定在所述基板上。

17、在一些实施例中，所述基板包括聚四氟乙烯基板、聚酰亚胺基板、聚苯硫醚基板和聚丙烯亚胺基板中的一种。

18、本申请技术方案，提出一种膜电极的修复方法，该修复方法包括：导电物质与粘结剂进行溶液配制，搅拌获得溶液样品一；将溶液样品一与含有nafion离子单体的醇溶液进行溶液配制，搅拌获得溶液样品二；将溶液样品二与阳极催化剂以及醇溶液混合，以制备获得催化剂浆料；基于催化剂浆料，对膜电极的破损处进行刮涂，以获得涂布后的膜电极；将涂布后的膜电极压紧并进行烘烤，烘烤完成后获得修补后的膜电极。本申请技术方案将粘结剂和导电物质作为添加剂引入到催化剂浆料中，对膜电极的破损处进行刮涂从而修复膜电极，最终对膜电极进行烘烤来去除部分有机物。采用此法修复的膜电极具有良好的机械强度和长期稳定性，在保证了缺陷的粘合后，兼具提供给膜电极导电性。

技术特征：

1.一种膜电极的修复方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述导电物质包括铂黑、聚酰胺和环己醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述粘结剂包括聚氨酯、聚异丁烯酚醛树脂和酚醛环氧树脂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述醇溶液包括异丙醇溶液和正丙醇溶液中的一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述导电物质与所述粘结剂按照1:1～1:2的体积比进行溶液配制；所述溶液样品一与所述含有nafion离子单体的醇溶液按照5:1～20:1的质量比进行溶液配制。

6.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述阳极催化剂包括iro2、iro2@tio2、iro2@ceo2、iro2@nifepo3、irru合金和ir黑中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述阳极催化剂的载量在0.5～2mg/cm2，所述催化剂浆料的浓度在1～3mg/ml。

8.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，对所述涂布后的膜电极进行烘烤时，烘烤温度为80℃，烘烤时间在5～12h。

9.根据权利要求1所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述基于所述催化剂浆料，对膜电极的破损处进行刮涂，以获得涂布后的膜电极之前包括：

10.根据权利要求9所述的膜电极的修复方法，其特征在于，所述基板包括聚四氟乙烯基板、聚酰亚胺基板、聚苯硫醚基板和聚丙烯亚胺基板中的一种。

技术总结本申请公开一种膜电极的修复方法，该修复方法包括：将导电物质与粘结剂进行溶液配制，搅拌获得溶液样品一；将溶液样品一与含有Nafion离子单体的醇溶液进行溶液配制，搅拌获得溶液样品二；将溶液样品二与阳极催化剂以及醇溶液混合，以制备获得催化剂浆料；基于催化剂浆料，对膜电极的破损处进行刮涂，以获得涂布后的膜电极；将涂布后的膜电极压紧并进行烘烤，烘烤完成后获得修补后的膜电极。本申请技术方案将粘结剂和导电物质作为添加剂引入到催化剂浆料中，对膜电极的破损处进行刮涂从而修复膜电极，最终对膜电极进行烘烤来去除部分有机物。采用此法修复的膜电极具有良好的机械强度和长期稳定性，在保证了缺陷的粘合后，兼具提供给膜电极导电性。技术研发人员：王鹏,王德军,李苗,野田,张春荣受保护的技术使用者：北京中电丰业技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29