[发明专利]一种燃料电池电堆的回收利用方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆的回收利用方法，有效拆卸分解燃料电池电堆，避免燃料电池电堆内零部件损坏影响二次使用，节省电堆成本，循环利用；实现质子交换膜、铂、石墨等材料的同时高效快速回收，降低质子交换膜燃料电池成本，对环境污染小，能够重复循环利用，本发明涉及电池电堆回收技术领域，具体是提供了一种燃料电池电堆的回收利用方法。

技术领域

本发明涉及电池电堆回收技术领域，具体是指一种燃料电池电堆的回收利用方法。

背景技术

燃料电池系统通过电化学反应发电，对环境零污染，燃料电池系统主要包括氢气供应系统、空气供应系统、电堆系统和冷却系统。

燃料电池电堆是发生电化学反应场所燃料电池动力系统核心部分。每个单电池主要包括双极板、膜电极以及位于膜电极之间的质子交换膜。考虑到燃料电池电堆的结构成本，内部部件损坏，发生泄露、串流、堵塞、局部短路等故障，燃料电池电堆可以回收拆卸维护，电堆的返工和返修是电堆制造、售后维护中不可避免的工艺过程。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本方案提供一种燃料电池电堆的回收利用方法。

本发明采取的技术方案如下：本方案燃料电池电堆的回收利用方法，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；