[发明专利]固态聚合物电解质水电解池系统公共管道耐腐蚀处理方法

说明书

技术领域

本发明属于固态聚合物电解质(SPE)水电解技术领域，具体涉及固态聚合 物电解质水电解池系统公共管道耐腐蚀处理方法。

背景技术

固态聚合物电解质(SPE)水电解技术具有环境友好、纯度高、效率高等优 点，发展潜力巨大，正逐渐取代传统的碱性电解技术。由于高压电解池无需使 用氢气、氧气压缩机，使得水电解池能耗显著降低，所以中高压电解池正成为 开发的热点。在水电解系统中，除了SPE水电解池以外，其他各组件也对提高 整个系统效率及寿命的至关重要。一般的中高压SPE电解池系统多采用金属管 道及组件承受压力，如不锈钢、铜、钛等材料，但是金属管道及组件会因腐蚀 产生金属离子，如Fe、Ni、Cu等，而SPE水电解池的关键组件之一膜电极多采 用质子交换膜作电解质，其极易被金属离子污染。结果导致膜电阻增加，膜电 极性能衰减，从而降低了电解池的工作效率，甚至工作寿命。

所以对SPE水电解系统的公共管道进行耐腐蚀处理，能够降低金属组件的 暴露在水中的机会，对延长固态聚合物电解质(SPE)水电解池的寿命具有重要 意义。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出了一种固态聚合物电解质水电解池系统公共管 道耐腐蚀处理方法，主要是对SPE水电解池系统的公共管道，包括金属管、金 属管件、气水分离罐等导水的组件进行有机涂层处理，减少水和金属的直接接 触，降低金属腐蚀产生金属离子对电极的污染，延长了系统核心组件SPE水电 解池的寿命。

本发明采用的技术方案为：

将固态聚合物电解质(SPE)水电解池系统公共管道的金属组件内表面进行 预处理，再于内表面涂覆有机涂层，经过塑化或固化后，得到耐腐蚀涂层。

所述的预处理步骤为：

(a)碱洗:用0.1～5MNaOH水溶液或KOH水溶液，于10～99℃温度下，处理 金属组件内表面0.01～5h；

(b)酸洗:再用0.001～10M的酸溶液，于10～90℃温度下，处理碱洗后的 金属组件内表面0.01～5h；

(c)水洗：最后用去离子水或纯净水清洗金属组件内表面0.01～10h，重复 1-5遍；

(d)干燥：在温度80～120℃干燥。

步骤(b)中所述的酸溶液为H₂SO₄水溶液、HCl水溶液、HF水溶液或HNO₃水溶液中的一种或一种以上。

所述耐腐蚀涂层的涂覆方法为：采用刷涂、喷涂或浸润的方式将耐腐蚀涂 层涂覆到金属组件内表面, 于80℃～350℃下固化或塑化，重复1～5遍；

或者，采用刷涂、喷涂或浸润的方式将耐腐蚀涂层涂覆到金属组件内表面, 于80～120℃烘干，再在温度100～350℃固化或塑化，重复1～5遍。

所述的耐腐蚀涂层为0.5μm-200μm厚度的均匀涂层材料，涂层材料为溶 液、粉末；其中，溶液为聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚砜、尼龙的一种或二种以 上；粉末为聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚酯、酚醛树 脂、脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂或聚氨酯中的一种或二种以上。

涂层材料为浓度为0.1～10M的溶液时，采用的涂覆方法为刷涂或浸润；涂 层材料为粉末时，采用的涂覆方法为喷涂。

涂层材料为粉末时，涂覆方法可以为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂、 低压力雾化喷涂、热喷涂、多组喷涂。

所述的金属组件为金属管、金属管件、氢侧气水分离器、氧侧气水分离器、 离子交换树脂罐、水泵泵头、各种传感器接头、电解池端板氢气孔道、水孔道 或氧气孔道中的一种或两种以上。

所述的金属管为不锈钢管、钛管或钛合金管；金属管件为承插式管件、 螺纹管件、法兰管件、焊接管件、弯头、直通管、三通管、四通管、异径管、 封头或法兰。

本发明的有益效果：

1.耐蚀性好。该方法制备的涂层均匀、致密，有效防止了金属的腐蚀。

2.涂层牢固。在一定温度下，可以长期经受水流的冲刷。

3.工艺简单。本发明采用刷子涂、喷枪喷涂或有机溶液浸润的方式制备涂 层，工艺比较简单。