堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置的制作方法

本發(fā)明屬于電解制氫，具體涉及一種堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置。

背景技術(shù)：

1、在堿性電解水制氫中，隔膜作為核心部件起到了離子導(dǎo)通以及隔絕陰極和陽極分別產(chǎn)生的氫氣和氧氣的重要作用。這類堿性電解水制氫隔膜通常由中間的支撐層和兩側(cè)的無機-有機漿料涂層共同構(gòu)成。在裝入堿性電解槽后，由于邊緣密封的需求，通常需要將隔膜邊緣壓得較緊，因此在隔膜邊緣往往受到較高的剪切力作用，導(dǎo)致表面的無機-有機涂層破裂，進一步帶來串氣等嚴(yán)重安全性問題。

2、因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置。

3、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實施例提供的技術(shù)方案如下：

3、堿性電解水制氫氣隔膜，包括支撐層以及形成于支撐層兩側(cè)的親水多孔涂層，隔膜的邊沿的至少部分區(qū)域還形成有一增強結(jié)構(gòu)，增強結(jié)構(gòu)至少為如下任一：增強填充結(jié)構(gòu)：采用增強填充材料對隔膜的邊沿進行填充，以降低親水多孔涂層的孔隙率；

4、強化層結(jié)構(gòu)：以固化樹脂在隔膜的邊沿形成層狀，再進行固化(這里的固化可以包括體型結(jié)構(gòu)的單體在固化條件下進行固化，也可以為鏈狀樹脂的溶液在干燥后形成固體，也可以為熔融樹脂在降溫后形成固體)；

5、強化貼合結(jié)構(gòu)：將由強化原料形成的增強件貼合到隔膜的邊沿。強化層結(jié)構(gòu)還可以與強化貼合結(jié)構(gòu)之間配合應(yīng)用，也就是說固化樹脂在隔膜的邊沿形成層狀固化結(jié)構(gòu)外側(cè)可以再貼合增強件；當(dāng)然增強填充結(jié)構(gòu)同樣可以與強化貼合結(jié)構(gòu)組合應(yīng)用。

6、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，固化樹脂選自如下一種或幾種：硅橡膠、環(huán)氧樹脂、氟橡膠、酚醛固化樹脂、脲醛樹脂、呋喃樹脂膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠、紫外線固化uv膠、聚乳酸、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物eva。

7、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，強化原料選自如下一種或幾種：聚醚砜、聚亞苯基砜、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚氨酯、聚氨酯聚苯醚、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、abs塑料、金屬片材料。其中金屬片材料可以選自不銹鋼片、銅片等。

8、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，增強填充材料選自如下一種或幾種：聚醚砜、聚亞苯基砜、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚氨酯、聚氨酯聚苯醚、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、abs塑料、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、氟橡膠、酚醛固化樹脂、脲醛樹脂、呋喃樹脂膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠、紫外線固化uv膠。

9、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，增強填充材料進行填充的隔膜的邊沿在填充后孔隙率相較于原始孔隙率降低5％及以上。

10、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，增強填充材料的填充為：將待增強的隔膜的邊沿浸泡于具有增強填充材料的溶液中，再進行固化。

11、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，溶液中增強填充材料的濃度為5-100wt％。

12、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，溶液中的溶劑選自：水、乙醇、甲醇、異丙醇、二甲亞砜、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙腈、吡啶、苯酚、酯類溶劑、羧酸類溶劑、醚類溶劑、脂肪烴類溶劑、芳香烴類溶劑、鹵代烴類溶劑。優(yōu)選的溶劑為二甲基亞砜。

13、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，增強結(jié)構(gòu)的厚度與隔膜的中心處的厚度的差小于5mm。

14、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，電極模塊，包括陽極電極、陰極電極以及形成于兩者之間的至少一層堿性電解水制氫氣隔膜，當(dāng)堿性電解水制氫氣隔膜為多層時處于層疊狀態(tài)。

15、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，電解裝置，至少包括具有電解室的電解槽，以及設(shè)置于電解室內(nèi)的電極模塊。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的這種堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置，通過邊緣強化的方法，將易出問題的邊緣區(qū)域外表面再覆蓋一層材料，或者對邊緣部分進行增強，提升堿性電解水使用過程的安全性。

技術(shù)特征：

1.一種堿性電解水制氫氣隔膜，包括支撐層以及形成于所述支撐層兩側(cè)的親水多孔涂層，其特征在于，所述隔膜的邊沿的至少部分區(qū)域還形成有一增強結(jié)構(gòu)，所述增強結(jié)構(gòu)至少為如下任一：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述固化樹脂選自如下一種或幾種：硅橡膠、環(huán)氧樹脂、氟橡膠、酚醛固化樹脂、脲醛樹脂、呋喃樹脂膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠、紫外線固化uv膠、聚乳酸、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物eva。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述強化原料選自如下一種或幾種：聚醚砜、聚亞苯基砜、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚氨酯、聚氨酯聚苯醚、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、abs塑料、金屬片材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述增強填充材料選自如下一種或幾種：聚醚砜、聚亞苯基砜、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚氨酯、聚氨酯聚苯醚、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、abs塑料、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、氟橡膠、酚醛固化樹脂、脲醛樹脂、呋喃樹脂膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠、紫外線固化uv膠。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述增強填充材料進行填充的隔膜的邊沿在填充后孔隙率相較于原始孔隙率降低5％及以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述增強填充材料的填充為：將待增強的隔膜的邊沿浸泡于具有所述增強填充材料的溶液中，再進行固化。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述溶液中增強填充材料的濃度為5-100wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解水制氫氣隔膜，其特征在于，所述增強結(jié)構(gòu)的厚度與隔膜的中心處的厚度的差小于5mm。

9.電極模塊，包括陽極電極、陰極電極以及形成于兩者之間的至少一層根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的堿性電解水制氫氣隔膜，當(dāng)堿性電解水制氫氣隔膜為多層時處于層疊狀態(tài)。

10.電解裝置，至少包括具有電解室的電解槽，以及設(shè)置于電解室內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極模塊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種堿性電解水制氫氣隔膜、電極模塊及電解裝置，隔膜包括支撐層以及形成于支撐層兩側(cè)的親水多孔涂層，隔膜的邊沿的至少部分區(qū)域還形成有一增強結(jié)構(gòu)，增強結(jié)構(gòu)至少為如下任一：增強填充結(jié)構(gòu)：采用增強填充材料對隔膜的邊沿進行填充，以降低親水多孔涂層的孔隙率；強化層結(jié)構(gòu)：以固化樹脂在隔膜的邊沿形成層狀，再進行固化；強化貼合結(jié)構(gòu)：將由強化原料形成的增強件貼合到隔膜的邊沿。

技術(shù)研發(fā)人員：邱澤天
受保護的技術(shù)使用者：碳諧科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31