[发明专利]一种燃料电池电堆材料的回收处理方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池电堆材料的回收处理方法，包括石墨基极板回收、汇流板回收和多层MEA组件中重要材料的回收。主要步骤为将电堆进行拆解，拆解为石墨基极板、汇流板和多层MEA组件；然后对拆分后的石墨基极板、汇流板和多层MEA组件进行回收处理。该处理方法不仅能够回收电堆中的石墨、铜板，得到炭纤维浆液和金粉而且使电堆中含贵金属铂的铂碳催化剂回收率达到99%。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池电堆材料的回收处理方法，属于废弃物处理领域。

背景技术

随着燃料电池材料的广泛应用和产能的不断提高，用于燃料电池电堆的各种原材料面临紧缺，或需要受到进口的限制。从报废的燃料电池电堆中回收有经济价值的材料，不仅对缓解材料的缺乏状况，而且对找到一条对环境友善的可持续发展的路径有极大的帮助。

现有技术主要有如下局限性：(1)缺乏全面性。多数的技术集中在膜电极中贵金属铂的回收，但忽略了电堆中其他材

料的回收，导致大量废弃物被直接丢弃浪费。

(2)回收率低。由于电堆中贵金属铂的含量大概是每千瓦0.125g，大约只占电堆总重的千分之0.1。因此回收率的高低对整个回收产业的利润表的影响非常大。例如，铂矿石的含铂量大概是每吨3～6克，提高回收率而获得的收益相比于新铂矿的高开发成本更加有优势。现有技术的回收率只有90％左右。在回收产业的工艺设计中，回收率和对环境的影响对企业的生存起着举足轻重的作用。前者关系到企业的利润，后者决定了企业是否符合绿色产业的定义。众所周知，在花费了巨资完成可行性调研、环境评价、和融资之后，贵金属矿业的最重要指标是工艺回收率。电堆回收企业相对于矿业而言有不需要巨额投资的优势，因为含贵金属的电堆会直接送到回收工厂。所以在回收工艺中，贵金属回收率对企业的发展起着比矿业更加重要的作用。

(3)环境、可持续性发展问题。现有技术在回收CCM中的铂时，采用了强酸或燃烧工艺。强酸浸取工艺中有挥发性有害气体散发到环境中，同时出现工业安全事故的风险也较高。因为氟质子交换膜在燃烧中释放对人体有害的氢氟酸，必须用氧化钙吸附除氟，从而增加了工艺的复杂性。

(4)缺乏重复利用方案。现有技术极少考虑将回收后的材料重复用于新燃料电池电堆的生产，这对燃料电池产业的广泛推广和循环利用不利。

发明内容

本发明为了提高废弃电堆的回收率，提供了一种燃料电池电堆材料的处理方法，该处理方法不仅能够回收电堆中的石墨、汇流板和MEA组件，而且使电堆中含贵金属铂的铂碳催化剂回收率达到99％。

本发明所采取的技术方案为：一种燃料电池电堆材料的处理方法，包括石墨基极板回收、汇流板回收和多层MEA组件的回收，将电堆进行拆解，拆解为石墨基极板、汇流板和多层MEA组件；

所述石墨基极板的回收包括，将所述石墨基极板进行破碎形成石墨颗粒，将所述石墨颗粒浸渍于盐酸溶液中，过滤得到浸渍后的石墨颗粒，并将浸渍后的石墨颗粒清洗、干燥获得纯净石墨颗粒；

所述汇流板回收包括，将所述汇流板浸泡于所述碘化钾-碘-水溶液去除蚀刻得到铜板；

所述多层MEA组件回收包括，所述多层MEA组件包括PEN边框、GDL和CCM，所述CCM包括质子交换膜和铂碳催化剂，所述PEN边框胶连所述GDL和CCM；使用二氯甲烷溶液涂覆PEN边框与GDL、CCM连接处，使所述PEN边框与GDL、CCM分离；刮取PEN剥离PEN上的铂碳催化剂；

将所述GDL破碎后置于容器内，所述容器内置有水，将所述容器置于水浴锅内并进行超声处理，清洗所述GDL碎片；

清洗完成后取出GDL碎片，并过滤出所述容器内的沉淀物获得铂碳催化剂，将GDL碎片置于乙醇溶液中使所述GDL碎片溶解制得碳纤维浆液；