[发明专利]一种可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料及其制备方法，涉及制氢隔膜材料技术领域，所述可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料由如下质量份的组分组成：8～10份聚砜树脂、4～5份碱纤维素、0.5～1份二氧化钛纳米线。本发明基于聚砜树脂，在其中加入碱纤维素以及二氧化钛纳米线，并在成膜后使用等离子体轰击其表面，形成的隔膜具有高离子迁移性能、在碱液中也具有高亲水性、高气密性等诸多优势。

技术领域

本发明涉及制氢隔膜材料技术领域，具体涉及一种可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料及其制备方法。

背景技术

隔膜法碱水电解制氢是制备高纯度、低杂质氢气的主要办法，其工作原理是把通上直流电的阳极和阴极两个电极浸入碱性电解液中，水将被分解并在阴极产生氢气，在阳极产生氧气，其中阴阳两个电极之间的电解水被隔膜分开，它具有阻止两侧气体混合、保证气体纯度的作用。

由于隔膜长期浸泡在碱液以及氧气环境中，又要阻止两侧气体混合，因此，对于碱水电解制氢设备中的隔膜要求较高，它必须具备良好的抗碱腐蚀以及抗氧化功能，同时在电解液中还要有较高的气密性，由于水电解的阴阳两极发生的反应不同，阴极：4e+4H₂O＝2H₂+4OH^-，阳极：4OH^-＝2H₂O+O₂+4e，如果OH^-不能穿过隔膜，就会使得阳极碱性越来越差，阴极碱性越来越强，阴阳两极的负离子差不仅造成电解液失效，也会增大电解难度，因此隔膜还被要求具备OH^-离子的高迁移能力。

现有的隔膜材料发展历程大致分为石棉类、石棉改性以及非石棉新材料等几个历程，目前石棉类以及改性石棉类材料因其致癌性、易污染等问题逐渐走出历史舞台，非石棉新材料进入人们视野，比如织物型隔膜、聚合物薄膜、烧结陶瓷隔膜等等，现有的隔膜材料很难同时满足离子迁移能力、成本、制备难度等诸多要求，很难在工业上大力发展。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料及其制备方法，以解决现有制氢隔膜材料很难同时满足离子迁移能力、成本、制备难度等诸多要求的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料，由如下重量份的组分组成：8～10份聚砜树脂、4～5份碱纤维素、0.5～1份二氧化钛纳米线。

作为优选，所述可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料由如下质量份的组分组成：10份聚砜树脂、5份碱纤维素、1份二氧化钛纳米线。

作为优选，所述可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料由如下质量份的组分组成：10份聚砜树脂、4份碱纤维素、1份二氧化钛纳米线。

作为优选，所述可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料由如下质量份的组分组成：10份聚砜树脂、5份碱纤维素、0.5份二氧化钛纳米线。

作为优选，所述可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料由如下质量份的组分组成：8份聚砜树脂、5份碱纤维素、1份二氧化钛纳米线。

可提升离子迁移性能的制氢隔膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚砜树脂溶于二氯甲烷备用；

(2)将碱纤维素和二氧化钛纳米线均匀分散于步骤(1)所制备的溶液中；

(3)将步骤(2)所得混合物旋涂于玻璃板上，干燥得到厚度为300～500um的薄膜；

(4)将步骤(3)所得薄膜通过等离子体轰击其表面，所述等离子体的功率为50～80瓦，轰击时间为15～20s，即得可提升离子迁移性能的制氢隔膜。

进一步地，所述步骤(1)中，聚砜树脂与二氯甲烷的溶解比例为：每5ml二氯甲烷溶解1～2g聚砜树脂。