电极隔膜制作方法、电极组件及制氢电解槽与流程

本发明涉及电解水制氢，具体涉及一种电极隔膜制作方法、电极组件及制氢电解槽。

背景技术：

1、氢能被誉为最有潜能的能源载体，它具有清洁，高效、来源广泛等优点，被认为将逐步替代石油、煤炭等化石燃料，成为全球能源重要载体。现有的制氢技术有很多，其中水电解制氢技术最为成熟，例如碱性水电解和质子交换膜(proton exchange membrane，pem)水电解。

2、如何降低电解制氢过程中的能耗以提升电解效率，是业界考虑的课题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种电极隔膜制作方法、电极组件及制氢电解槽，解决现有技术电解水制氢能耗高的技术问题。

2、本发明实施例提供一种电极隔膜制作方法，其包括：

3、提供聚苯硫醚基膜，将聚苯硫醚基膜浸泡在油相溶液中，以在聚苯硫醚基膜表面附着油相膜；

4、将附着油相膜的聚苯硫醚基膜浸泡在水相溶液中，以在油相膜表面发生界面聚合反应，生成亲水性涂层；

5、将带有亲水性涂层的聚苯硫醚基膜进行干燥，以得到隔膜。

6、在一些实施例中，在水相溶液中还包含具有磺酸基基团的多孔结构。

7、在一些实施例中，具有磺酸基基团的多孔结构为铁分子笼。

8、在一些实施例中，在水相溶液中，铁分子笼的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％。

9、在一些实施例中，界面聚合反应的反应时间为10-60s。

10、在一些实施例中，电极隔膜制作方法还包括：

11、将干燥后的带有亲水性涂层的聚苯硫醚基膜进行加热处理，以使界面聚合反应再充分反应。

12、在一些实施例中，加热处理时间为10-60min，加热处理温度为50-100℃。

13、在一些实施例中，聚苯硫醚基膜在油相溶液中的浸泡时间是10-30min，从油相溶液中取出后晾晒时间为1-10min。

14、在一些实施例中，油相溶液为酰氯单体的油相溶液，水相溶液为胺单体的水溶液。

15、在一些实施例中，酰氯单体为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、5-异氰酸间苯二甲酰氯、1，3，5-三甲酰氯环己烷中的一种或多种。

16、在一些实施例中，胺单体为间苯二胺、对苯二胺、2，4-二氨基苯磺酸、哌嗪、4-甲基间苯二胺中的一种或多种。

17、在一些实施例中，胺单体在水相溶液中的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％，酰氯单体在油相溶液中的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％。

18、在一些实施例中，水相溶液为碱性环境。

19、本公开实施例还提供一种电极隔膜，其包括：

20、聚苯硫醚基膜；

21、使用上述任一实施例的电极隔膜制作方法在聚苯硫醚基膜表面形成的亲水性涂层。

22、本公开实施例还提供一种电极组件，其包括：

23、阴极片、阳极片及位于阴极片与阳极片之间的权利要求13的电极隔膜。

24、本公开实施例还提供一种制氢电解槽，其包括：

25、多个串联的上述电极组件。

26、本发明所提供的电极隔膜制作方法、电极组件及制氢电解槽具有如下优点：

27、使用本实施例的电极隔膜制作方法，对聚苯硫醚基膜进行亲水改性，其中油相膜起到粘附作用并通过与水相溶液发生界面聚合反应，生成亲水性涂层，该亲水性涂层具有良好附着力和稳定性。此时，最终得到的电极隔膜面电阻相对较小，从而在电解水制氢过程中具有较小能耗，降低电解槽能耗，提升电解高效运行的稳定性。

技术特征：

1.一种电极隔膜制作方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，在所述水相溶液中还包含具有磺酸基基团的多孔结构。

3.根据权利要求2所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述具有磺酸基基团的多孔结构为铁分子笼。

4.根据权利要求3所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，在所述水相溶液中，所述铁分子笼的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％。

5.根据权利要求1所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述界面聚合反应的反应时间为10-60s。

6.根据权利要求5所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述电极隔膜制作方法还包括：

7.根据权利要求6所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述加热处理时间为10-60min，加热处理温度为50-100℃。

8.根据权利要求1所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述聚苯硫醚基膜在油相溶液中的浸泡时间是10-30min，从所述油相溶液中取出后晾晒时间为1-10min。

9.根据权利要求1所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述油相溶液为酰氯单体的油相溶液，所述水相溶液为胺单体的水溶液。

10.根据权利要求9所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述酰氯单体为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、5-异氰酸间苯二甲酰氯、1，3，5-三甲酰氯环己烷中的一种或多种。

11.根据权利要求9所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述胺单体为间苯二胺、对苯二胺、2，4-二氨基苯磺酸、哌嗪、4-甲基间苯二胺中的一种或多种。

12.根据权利要求9所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述胺单体在所述水相溶液中的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％，所述酰氯单体在所述油相溶液中的质量百分比为0.1wt％-2.0wt％。

13.根据权利要求1所述的电极隔膜制作方法，其特征在于，所述水相溶液为碱性环境。

14.一种电极隔膜，其特征在于，包括：

15.一种电极组件，其特征在于，包括：

16.一种制氢电解槽，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了电极隔膜制作方法、电极组件及制氢电解槽，使用电极隔膜制作方法，将聚苯硫醚基膜浸泡在油相溶液中，以在聚苯硫醚基膜表面附着油相膜，将附着油相膜的聚苯硫醚基膜浸泡在水相溶液中，以在油相膜表面发生界面聚合反应，生成亲水性涂层，将带有亲水性涂层的聚苯硫醚基膜进行干燥，以得到隔膜。本实施例对聚苯硫醚基膜进行亲水改性，油相膜起到粘附作用并通过与水相溶液发生界面聚合反应，生成亲水性涂层，该亲水性涂层具有良好附着力和稳定性。此时，最终得到的电极隔膜面电阻相对较小，从而在电解水制氢过程中具有较小能耗，降低电解槽能耗，提升电解高效运行的稳定性。

技术研发人员：贾飞,李丹,陆文雅,卞铁铮,臧君娇
受保护的技术使用者：江苏天合元氢科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7