本發(fā)明屬于物料回收循環(huán)利用領(lǐng)域，具體地說涉及一種廢舊燃料電池資源化的方法。
背景技術(shù)：
隨著地下煤氣化制氫以及金屬合金貯氫等技術(shù)的日趨成熟，燃料電池(Fuel Cell)作為可把氫能直接連續(xù)轉(zhuǎn)化為電能的高效清潔發(fā)電裝置將大規(guī)模得以應(yīng)用。燃料電池可將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，其使用燃料(氫或重整氣體)和氧化劑(氧氣或空氣)并通過電化學反應(yīng)直接將外部提供的燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池由陽極、陰極、電解質(zhì)和外電路組成，這種結(jié)構(gòu)使燃料電池像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能儲電而是一個“發(fā)電廠”，是繼水利發(fā)電、火力發(fā)電和化學發(fā)電之后的第四種發(fā)電方式，也是最為環(huán)保、可靠的發(fā)電方式。其具有能量轉(zhuǎn)換效率高(可達45-70％)、污染低、無機械震動、噪音低、可適應(yīng)不同功率要求、連續(xù)性發(fā)電、可靠性高等優(yōu)點。
豐田汽車已在全球首次成功量產(chǎn)了混合動力車(HV)，并把燃燒氫氣的燃料電池車(FCV)定位為“終極環(huán)保車”。隨著燃料電池技術(shù)的逐步成熟以及加氫站數(shù)量快速增長，預(yù)計2020年燃料電池車將進入爆發(fā)期。到時候，全球及我國的燃料電池的固體廢棄物會出現(xiàn)大幅度增長，累計廢棄量也會逐漸增加，屆時燃料電池電池的處理處置和回收利用將會成為一個重要的環(huán)保課題。
另一方面燃料電池生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量電池廢品，對其進行回收利用可以降低成本，特別是在生產(chǎn)中實現(xiàn)物料可循環(huán)利用以及排廢再利用具有極大的經(jīng)濟價值和環(huán)保生態(tài)效益。
但是，現(xiàn)有回收廢舊燃料電池中有價值資源的方法通常為浸鉑技術(shù)，這種技術(shù)使用硝酸或王水等強酸將電池中的鉑浸出，這種回收方法中存在的強酸性處理液對操作環(huán)境有很大影響，處理后還需進行廢水處理，工藝復(fù)雜、環(huán)保性差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于傳統(tǒng)回收廢舊燃料電池中有價值資源的方法采用強酸溶液，對環(huán)境有污染、需要進行后續(xù)廢水處理，工藝復(fù)雜、不夠綠色環(huán)保，從而提出一種工藝簡單、無需強酸、節(jié)能環(huán)保的廢舊燃料電池資源化的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
本發(fā)明提供一種廢舊燃料電池資源化的方法，其包括如下步驟：
a、拆分廢舊燃料電池，并將廢舊燃料電池中的雙極板和膜電極進行分離、將所述膜電極進行破碎處理；
b、采用有機溶劑清洗所述雙極板、去除雙極板表面的有機雜質(zhì)；
c、將破碎后的所述膜電極熱解處理，然后將熱解后的膜電極殘渣用所述有機溶劑清洗；
d、烘干經(jīng)步驟c清洗后的膜電極殘渣，用鹽酸與雙氧水混合液浸出膜電極殘渣中的鉑，然后將含鉑溶液與氨水反應(yīng)，得到氯鉑酸前驅(qū)體。
作為優(yōu)選，所述步驟c具體包括如下步驟：
c1、將破碎后的膜電極在300-550℃下進行熱解，去除膜電極中的有機物；
c2、將熱解后的膜電極殘渣置于有機溶劑中，在超聲輔助下清洗。
作為優(yōu)選，所述有機溶劑為丙酮、乙醇，乙二醇和N、N二甲基乙酰胺中的一種。
作為優(yōu)選，所述步驟d中，所述鹽酸與雙氧水混合液中鹽酸與雙氧水的體積比為1-9:1，所述膜電極殘渣與所述鹽酸、雙氧水混合液的固液質(zhì)量比為1:1-10。
作為優(yōu)選，所述步驟d中，所述鹽酸與雙氧水混合液浸出鉑的過程在攪拌的條件下進行，反應(yīng)溫度為45-80℃，攪拌速度為300-2000rpm，反應(yīng)時間為0.5-24h。
作為優(yōu)選，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為5-30％，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為5-40％，所述氨水的質(zhì)量濃度為10-40％。
作為優(yōu)選，所述含鉑溶液與氨水的體積比為1:1-4，含鉑溶液與氨水的反應(yīng)時間為0.5-8h。
作為優(yōu)選，所述步驟a中采用機械拆解的方式拆分所述廢舊燃料電池，所述雙極板和膜電極由切割機進行分離，所述膜電極由破碎分選設(shè)備進行破碎處理。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明所述的廢舊燃料電池資源化的方法，包括如下步驟：a、拆分廢舊燃料電池，并將雙極板和膜電極進行分離、將所述膜電極進行破碎處理；b、采用有機溶劑清洗所述雙極板、去除雙極板表面的有機雜質(zhì)；c、將破碎后的所述膜電極熱解處理，然后將熱解后的膜電極殘渣用所述有機溶劑清洗；d、烘干經(jīng)步驟c清洗后的膜電極殘渣，用鹽酸與雙氧水混合液浸出膜電極殘渣中的鉑，然后將含鉑溶液與氨水反應(yīng)，得到氯鉑酸前驅(qū)體。該方法對廢舊燃料電池的有價值成分進行了資源回收，避免了資源浪費，有較大經(jīng)濟價值，在回收廢舊燃料電池中的鉑時，無需采用王水或濃硝酸等強酸溶液，操作無危險性，對操作環(huán)境無不良影響，且處理液無需經(jīng)過后續(xù)處理，工藝較傳統(tǒng)處理方法簡單，避免了后處理的二次污染，節(jié)能環(huán)保，適宜于產(chǎn)業(yè)化批量處理。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
本實施例提供一種廢舊燃料電池資源化的方法，其包括如下步驟：
a、將廢舊燃料電池通過機械拆解的方式進行拆分，所述機械拆解可以采用機械工具人工拆解，也可以采用自動化設(shè)備拆分廢舊燃料電池，然后采用常規(guī)切割設(shè)備將電池的正負雙極板和膜電極進行分離、并采用常規(guī)破碎分選設(shè)備將所述膜電極進行破碎處理；經(jīng)過拆解分選，得到廢舊電池的不銹鋼邊框、塑料、石墨雙極板和具有鉑催化劑的膜電極碎片。
b、采用有機溶劑丙酮清洗石墨雙極板、去除雙極板表面的有機雜質(zhì)，將石墨極板回收以待后續(xù)應(yīng)用。
c、將破碎后的所述膜電極熱解處理，出去膜電極碎渣中的有機質(zhì)，然后將熱解后的膜電極殘渣用有機溶劑乙醇清洗干凈。
所述步驟c具體為：
c1、將破碎后的膜電極在300℃下進行熱解，去除膜電極中的有機物；
c2、將熱解后的膜電極殘渣置于有機溶劑乙醇中，在超聲震蕩輔助下清洗。
d、烘干經(jīng)步驟c清洗后的膜電極殘渣，用鹽酸與雙氧水的混合液浸出膜電極殘渣中的鉑，固液分離后將含鉑溶液與氨水反應(yīng)，得到氯鉑酸前驅(qū)體，完成對廢舊燃料電池中鉑資源的回收，其中，鹽酸與雙氧水混合溶液浸出鉑的過程中在攪拌的條件下進行，攪拌速度為300rpm，混合溶液中，鹽酸的質(zhì)量濃度為5％、雙氧水的質(zhì)量濃度為5％，鹽酸與雙氧水的體積比為1:1，所述膜電極殘渣與鹽酸、雙氧水混合液的固液質(zhì)量比為1:1，浸鉑過程中的反應(yīng)溫度為45℃，反應(yīng)時間為8h。所述氨水的質(zhì)量濃度為10％，含鉑溶液與氨水的反應(yīng)時間為8h。
采用本實施例所述的廢舊燃料電池資源化的方法，可從廢舊燃料電池中回收石墨雙極板，同時回收了膜電極中的鉑資源，本實施例中，鉑的回收率可達76％。
實施例2
本實施例提供一種廢舊燃料電池資源化的方法，其包括如下步驟：
a、將廢舊燃料電池通過機械拆解的方式進行拆分，所述機械拆解可以采用機械工具人工拆解，也可以采用自動化設(shè)備拆分廢舊燃料電池，然后采用常規(guī)切割設(shè)備將電池的正負雙極板和膜電極進行分離、并采用常規(guī)破碎分選設(shè)備將所述膜電極進行破碎處理；經(jīng)過拆解分選，得到廢舊電池的不銹鋼邊框、塑料、石墨雙極板和具有鉑催化劑的膜電極碎片。
b、采用有機溶劑乙二醇清洗石墨雙極板、去除雙極板表面的有機雜質(zhì)，將石墨極板回收以待后續(xù)應(yīng)用。
c、將破碎后的所述膜電極熱解處理，出去膜電極碎渣中的有機質(zhì)，然后將熱解后的膜電極殘渣用有機溶劑N、N二甲基乙酰胺清洗干凈。
所述步驟c具體為：
c1、將破碎后的膜電極在550℃下進行熱解，去除膜電極中的有機物；
c2、將熱解后的膜電極殘渣置于有機溶劑N、N二甲基乙酰胺中，在超聲震蕩輔助下清洗。
d、烘干經(jīng)步驟c清洗后的膜電極殘渣，用鹽酸與雙氧水的混合液浸出膜電極殘渣中的鉑，固液分離后將含鉑溶液與氨水反應(yīng)，得到氯鉑酸前驅(qū)體，完成對廢舊燃料電池中鉑資源的回收，其中，鹽酸與雙氧水混合溶液浸出鉑的過程中在攪拌的條件下進行，攪拌速度為2000rpm，混合溶液中，鹽酸的質(zhì)量濃度為30％、雙氧水的質(zhì)量濃度為40％，鹽酸與雙氧水的體積比為9:1，所述膜電極殘渣與鹽酸、雙氧水混合液的固液質(zhì)量比為1:10，浸鉑過程中的反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為0.5h。所述氨水的濃度為40％，含鉑溶液與氨水的反應(yīng)時間為0.5h。
采用本實施例所述的廢舊燃料電池資源化的方法，可從廢舊燃料電池中回收石墨雙極板，同時回收了膜電極中的鉑資源，本實施例中，鉑的回收率可達78％。
實施例3
本實施例提供一種廢舊燃料電池資源化的方法，其包括如下步驟：
a、將廢舊燃料電池通過機械拆解的方式進行拆分，所述機械拆解可以采用機械工具人工拆解，也可以采用自動化設(shè)備拆分廢舊燃料電池，然后采用常規(guī)切割設(shè)備將電池的正負雙極板和膜電極進行分離、并采用常規(guī)破碎分選設(shè)備將所述膜電極進行破碎處理；經(jīng)過拆解分選，得到廢舊電池的不銹鋼邊框、塑料、石墨雙極板和具有鉑催化劑的膜電極碎片。
b、采用有機溶劑乙二醇清洗石墨雙極板、去除雙極板表面的有機雜質(zhì)，將石墨極板回收以待后續(xù)應(yīng)用。
c、將破碎后的所述膜電極熱解處理，出去膜電極碎渣中的有機質(zhì)，然后將熱解后的膜電極殘渣用有機溶劑丙酮清洗干凈。
所述步驟c具體為：
c1、將破碎后的膜電極在400℃下進行熱解，去除膜電極中的有機物；
c2、將熱解后的膜電極殘渣置于有機溶劑丙酮中，在超聲震蕩輔助下清洗。
d、烘干經(jīng)步驟c清洗后的膜電極殘渣，用鹽酸與雙氧水的混合液浸出膜電極殘渣中的鉑，固液分離后將含鉑溶液與氨水反應(yīng)，得到氯鉑酸前驅(qū)體，完成對廢舊燃料電池中鉑資源的回收，其中，鹽酸與雙氧水混合溶液浸出鉑的過程中在攪拌的條件下進行，攪拌速度為1200rpm，混合溶液中，鹽酸的質(zhì)量濃度為15％、雙氧水的質(zhì)量濃度為25％，鹽酸與雙氧水的體積比為5:1，所述膜電極殘渣與鹽酸、雙氧水混合液的固液質(zhì)量比為1:6，浸鉑過程中的反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時間為5h。所述氨水的濃度為30％，含鉑溶液與氨水的反應(yīng)時間為5h。
采用本實施例所述的廢舊燃料電池資源化的方法，可從廢舊燃料電池中回收石墨雙極板，同時回收了膜電極中的鉑資源，本實施例中，鉑的回收率可達80％。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。