一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池的原位再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池的原位再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，堿性電解池依舊是電解制氫技術(shù)的主流，但是由于其高污染、氣體純度低、能耗大、體積大及電解池的漏堿現(xiàn)象等諸多缺點(diǎn)，亟待電解技術(shù)更新?lián)Q代。而固態(tài)聚合物(SPE)水電解池技術(shù)具有氣體純度高、綠色環(huán)保、能耗低、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以世界很多制氫公司及科研機(jī)構(gòu)正致力于開發(fā)固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池技術(shù)。但是SPE水電解池的壽命一直制約SPE電解池發(fā)展的重要因素之一。由于在運(yùn)行過程中不可避免的接觸管道中的雜質(zhì)及空氣中的灰塵等，日積月累就會(huì)對(duì)固態(tài)聚合物電解質(zhì)或電催化劑造成污染。其中很大一部分雜質(zhì)可以通過清洗等物理方式除掉，使電解池性能再生。以往做法是將電解池拆開，把每片電極單獨(dú)清洗，但工作量太大。
[0003]因此，尋找一種快速、高效、低成本的再生方法，對(duì)延長(zhǎng)SPE水電解池的壽命，推進(jìn)SPE電解池的市場(chǎng)化進(jìn)程，具有非常重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池的原位方法。具體為:將性能下降的SPE電解池的通入洗液，清洗一段時(shí)間即可恢復(fù)電解池的性能。本發(fā)明不用拆卸電解池，操作簡(jiǎn)單，可以高效、快速的恢復(fù)電解池性能，極大延長(zhǎng)SPE水電解池的壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]將0.1?5mol/L的清洗溶液通入固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池，清洗
0.01-30h，重復(fù)I?10遍，然后用純凈水或去離子水再清洗0.1?30h，重復(fù)I?10遍，即可恢復(fù)電解池的性能；
[0007]所述的清洗溶液為酸性溶液或堿性溶液，酸性溶液選自H2O2水溶液、鹽酸水溶液、硫酸水溶液或硝酸水溶液中的一種或兩種以上，堿性溶液選自氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液中的一種或兩種以上。
[0008]清洗溶液的清洗時(shí)間優(yōu)選為0.1?30h，清洗次數(shù)優(yōu)選為I?5遍。
[0009]純凈水或去離子水清洗時(shí)間優(yōu)選為0.1?20h，重復(fù)1-5遍；或者，用純凈水或去離子水先洗0.1?0.5h，重復(fù)1-5遍，再用純凈水或去離子水清洗0.1?10h，重復(fù)I?5遍。
[0010]清洗溶液清洗固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池的條件優(yōu)選為:0.1?5mol/L的清洗溶液，清洗0.1?10h，重復(fù)I?5遍；或者，0.1?3mol/L的清洗溶液，清洗0.1?24h，
重復(fù)I?5遍。
[0011]所述的清洗方式為將清洗溶液用栗循環(huán)經(jīng)過水電解池清洗，或?qū)⑶逑慈芤和ㄈ胨娊獬亟萸逑?，或?qū)⑶逑慈芤河煤缥ㄍㄈ胨娊獬匮h(huán)或靜態(tài)浸泡清洗。
[0012]清洗時(shí)，清洗溶液同時(shí)或單獨(dú)清洗水電解池的陽(yáng)極腔和陰極腔，再用純凈水或去離子水同時(shí)清洗陰陽(yáng)極腔。
[0013]以上方法可以恢復(fù)電解池性能。
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.快速、高效。本發(fā)明節(jié)省了拆裝電解池堆的時(shí)間，可極大提高SPE水電解池的再生效率。
[0016]2.成本低。本發(fā)明采用廉價(jià)的清洗溶液，即可恢復(fù)電解池性能。
[0017]總之，本發(fā)明采用成本低廉的再生方法，即可高效、快速的延長(zhǎng)SPE水電解池的壽命，降低了 SPE水電解池的運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)推進(jìn)SPE電解池的市場(chǎng)化進(jìn)程，具有重要意義。
【附圖說明】
[0018]圖1水栗循環(huán)清洗SPE水電解池的工藝流程圖；
[0019]圖2再生前后的V-1曲線；
[0020]圖3再生前后的壽命曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1給出了電解池循環(huán)清洗再生的流程簡(jiǎn)圖，I為水罐，2為洗液罐，3為SPE電解池，4為栗，5、6為截止閥。實(shí)驗(yàn)過程為將洗液罐2中的清洗液用栗4通入SPE電解池3中，清洗后關(guān)閉截止閥6，再打開截止閥5，切換至水罐I通入SPE電解池3中完成再生。
[0022]實(shí)施例1
[0023]實(shí)施例1采用水栗循環(huán)清洗方式，首先將4M H2O2溶液通入SPE水電解池的陽(yáng)極7h，再用純凈水清洗電解池陽(yáng)極和陰極8h，以上步驟重復(fù)5遍，然后測(cè)量再生后電解池性能，并對(duì)比再生前后的V-1曲線，如圖2所示，再生前電解池在500mA cm 2的電壓為1.77V，再生后為1.65V,電解池性能提高120mV，所以該方法能夠在很大程度上恢復(fù)電解池性能。
[0024]實(shí)施例2
[0025]實(shí)施例2采用虹吸靜態(tài)清洗法，將4.5M鹽酸水溶液通入SPE水電解池的陽(yáng)極和陰極，浸泡SPE水電解池24h，重復(fù)4遍；再用純凈水清洗8h，重復(fù)5遍。然后繼續(xù)進(jìn)行電解池壽命實(shí)驗(yàn)，如圖3所示，恒定電流密度1000mA cm 2運(yùn)行，電壓由1.95V降低到1.75V，繼續(xù)運(yùn)行到450h，性能基本穩(wěn)定，說明該方法能夠在很大程度上恢復(fù)電解池性能。
[0026]以上實(shí)例說明，本發(fā)明的再生方法能夠延長(zhǎng)SPE水電解池的壽命，降低了 SPE水電解池的運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)推進(jìn)SPE電解池的市場(chǎng)化進(jìn)程，具有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解池的原位再生方法，其特征在于:將0.1?5mol/L的清洗溶液通入固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池，清洗0.01-30h，重復(fù)I?10遍，然后用純凈水或去離子水再清洗0.1?30h，重復(fù)I?10遍，即可恢復(fù)電解池的性能； 所述的清洗溶液為酸性溶液或堿性溶液，酸性溶液選自H2O2水溶液、鹽酸水溶液、硫酸水溶液或硝酸水溶液中的一種或兩種以上，堿性溶液選自氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液中的一種或兩種以上。2.按照權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于:清洗溶液的清洗時(shí)間優(yōu)選為0.1?30h，清洗次數(shù)優(yōu)選為I?5遍。3.按照權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于:純凈水或去離子水清洗時(shí)間優(yōu)選為0.1?20h，重復(fù)1-5遍； 或者，用純凈水或去離子水先洗0.1?0.5h，重復(fù)1-5遍，再用純凈水或去離子水清洗0.1?10h，重復(fù)I?5遍。4.按照權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于:清洗溶液清洗固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池的條件優(yōu)選為:0.1?5mol/L的清洗溶液，清洗0.1?10h，重復(fù)I?5遍; 或者，0.1?3mol/L的清洗溶液，清洗0.1?24h，重復(fù)I?5遍。5.按照權(quán)利要求1所述的原位再生方法，其特征在于:所述的清洗方式為將清洗溶液用栗循環(huán)經(jīng)過水電解池清洗，或?qū)⑶逑慈芤和ㄈ胨娊獬亟萸逑?，或?qū)⑶逑慈芤河煤缥ㄍㄈ胨娊獬匮h(huán)或靜態(tài)浸泡清洗。6.按照權(quán)利要求1-5任一所述的原位再生方法，其特征在于:清洗時(shí)，清洗溶液同時(shí)或單獨(dú)清洗水電解池的陽(yáng)極腔和陰極腔，再用純凈水或去離子水同時(shí)清洗陰陽(yáng)極腔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池的原位再生方法，具體為在不用拆卸水電解池的情況下，將0.1～5mol/L的清洗溶液通入固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解池，清洗0.01-30h，重復(fù)1～10遍，然后用純凈水或去離子水再清洗0.1～30h，重復(fù)1～10遍，即可恢復(fù)電解池的性能；所述的清洗溶液為酸性溶液或堿性溶液，酸性溶液選自H2O2水溶液、鹽酸水溶液、硫酸水溶液或硝酸水溶液中的一種或兩種以上，堿性溶液選自氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液中的一種或兩種以上，本發(fā)明不用把電解池拆開，操作簡(jiǎn)單，可以快速的恢復(fù)電解池性能，對(duì)延長(zhǎng)SPE水電解池的壽命、推進(jìn)SPE水電解池的市場(chǎng)化進(jìn)程具有重要的意義。
【IPC分類】C25B1/04, C25B15/08
【公開號(hào)】CN105603453
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410681297
【發(fā)明人】俞紅梅, 孫樹成, 邵志剛, 韋世慧
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2014年11月24日