[发明专利]一种燃料电池电堆的回收利用方法

权利要求书

1.一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，预处理：将待拆解的燃料电池电堆移至合适的温湿度条件区域中；向燃料电池电堆中注入去离子水，静置5h，防止膜发生蜷缩影响回收利用效果；将燃料电池电堆搬运至翻转架上，上下压膜将燃料电池电堆进行压缩，在压缩状态进行拆解，拆卸燃料电池电堆的连接件，将燃料电池电堆转至水平后静置释放压力和液态水，随后解体燃料电池电堆各单体，深度清理，将各单体放于去离子水的超声波仪器中进行处理，检测，对石墨双极板、膜电极组件进行检测回收，对不合格的部件进行替换；

S2，石墨双极板、气体扩散层回收利用：

将石墨双极板进行破碎形成石墨颗粒，将石墨颗粒浸渍于45％浓度盐酸溶液中，浸渍30min，并将浸渍后的石墨颗粒进行清洗、干燥获得纯净石墨颗粒；

将胶水化解液，涂覆在膜电极组件上，使膜电极组件中的边框与气体扩散层、质子交换膜/催化剂组件分离；

将气体扩散层破碎后置于水浴锅内进行超声处理清洗，清洗完成后将气体扩散层碎片置于浓度为10～30％乙醇溶液中使气体扩散层碎片机械搅拌溶解制得碳纤维浆液，碳纤维浆液可以被用于喷涂在网格框架上，作为生产气体扩散层的原料；

石墨双极板主要包括芯层和外层，所用的石墨主要利用双极板回收的石墨，芯层由石墨构成，外层由石墨和憎水材料以质量比1：1～1：4复合构成，憎水材料含量呈梯度逐层变化，由内至外憎水材料含量逐层上升，石墨双极板厚度为1～2mm，芯层厚度占石墨双极板厚度的60～80％，外层厚度占10％～30％，石墨双极板制备方法是将外层料、芯层料、外层料按顺序进行热压；将热压完成的材料进行热等静压处理，热等静压温度800～1200℃，压力50～180MPa，时间为30～60min，最后得到石墨双极板；

S3，质子交换膜、催化剂的回收再利用：

所述质子交换膜/催化剂组件中的催化剂为铂碳催化剂，去除气体扩散层后，将质子交换膜/催化剂组件浸入醇水溶液中，并利用微波辐射或者在醇水中先利用超声处理，再利用湿法球磨方法分离质子交换膜和催化剂；

对质子交换膜进行检测，若所得质子交换膜的电导率为70～93mS/cm，断裂伸长率为240～420％，抗拉伸强度为9～15MPa，杨氏模量为90～140mPa，可直接再利用；若所清洗后的质子交换膜有破损，或回收所得质子交换膜无破损，但电导率或断裂伸长率或抗拉强度或杨氏模量不满足上述条件时将质子交换膜在高压釜中进行水热反应得到Nafion浆液进行再铸；

回收的经处理后的质子交换膜并对其用去离子水进行清洗得回收待用的质子交换膜，将质子交换膜置于醇水中并在高压釜中进行水热反应得到Nafion浆液，过滤Nafion浆液得到少量催化剂，将Nafion浆液进一步提炼成Nafion树脂进行再铸制备Nafion膜；

取出质子交换膜，将所得黑色浆液及过滤得到的少量催化剂再次进行微波辐射处理还原铂氧化物得到单质铂催化剂或者将所得黑色浆液依次进行固液分离、微波热熔、高温真空干燥得到单质铂催化剂，或向黑色浆液中加入浓度为0.8mol/L盐酸和浓度为0.3mol/L双氧水的混合溶液，制取氯铂酸溶液。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：所述胶水化解液为二氯甲烷、异链烷烃、硝基甲烷中的一种或多种混合。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：所述微波辐射处理时间为15min，温度150℃，功率200W左右；所述醇水为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、异丁醇、正丙醇、正丁醇中的一种或多种混合物水溶液；所述超声处理时间为150min，所述湿法球磨转速为150转/min，时间为150min。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：所述合适的温湿度条件区域要求温度20℃、湿度60％。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：所述超声波仪器处理时间为60～120min，重复处理5次。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的回收利用方法，其特征在于：所述石墨颗粒粒粒径为100～350目。