[发明专利]水电解槽用隔膜布及其制造方法

说明书

本发明公开一种水电解槽用隔膜布及其制造方法，该隔膜布采用由聚苯硫醚纤维构成的机织物、非织造布或针织物，该隔膜布的平均孔径小于10μm，且在压力为3KPa条件下，该隔膜布的通气度在2L/cm²/min以下。本发明的水电解槽用隔膜布具有气密性高、亲水性好，且离子透过性优良的特点，同时还具有成本低廉、安全环保、轻量，且制造方法快速、高效，无污染，操作简单，节省能源的特点。

技术领域

本发明涉及一种水电解槽用隔膜布及其制造方法。

背景技术

隔膜布是水电解槽的主要核心材料，被置于水电解槽的阳极、阴极之间，阻止阳极侧气体和阴极侧气体的混合，以保证气体的纯度。对其的性能要求是：能被电解液充分润湿；平均孔径小、气密性高；孔隙率大；有一定的机械强度和刚度；不被碱性电解液腐蚀，耐高温、耐化学稳定性强；容易实施工业化。

目前国内主要的碱性水电解制氢设备厂家仍然使用石棉布作为隔膜。但是，随着工业化进程的推进和技术进步，在生产实践过程中，人们逐渐认识到石棉隔膜存在一些问题。首先，石棉隔膜自身的溶胀性及化学不稳定性，导致纯石棉隔膜在特定的运行环境中，特别是高电流负荷下，具有严重溶胀的缺陷，使隔膜机械强度下降，使用寿命缩短。而且，由于石棉材料的限制，电解液温度须控制在90℃以下，当电解液温度超过90℃时，石棉隔膜的腐蚀加剧，从而对电解液造成污染，影响其使用寿命，所以很难通过提高溶液温度的方法来提高电解槽的效率。此外，石棉材料还存在着资源减少、价格提高和质量不稳定等问题。综合上述原因，能够代替石棉隔膜的新型隔膜材料的开发应用已成为行业内非常重要的课题。各水电解制氢设备制造商也在纷纷地积极探索节能环保且工业化实现容易的高性能的新型隔膜材料。然而，这些所谓的新型隔膜材料由于仍然存在着如下的各种问题，目前还不能完全取代石棉隔膜。

中国专利文献CN101372752A公开了一种用普通聚苯硫醚纤维制成的非织造布，其在70～130℃下用90～98％的H₂SO₄进行磺化处理20～40分钟，再用30％的氢氧化钾处理，最后得到耐高温碱性水电解槽隔膜。在该发明中，由于非织造布的吸液率相对较强，经过强酸处理后，在清洗过程中需要消耗大量宝贵的水资源和化学药品，清洗时间也较长，且工艺操作复杂，易对环境造成污染。同时安全性也差，不宜进行工业化生产。

此外，中国专利文献CN101195944A公开了一种无石棉环保节能型隔膜布，其采用以聚醚醚酮纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种为原料织造而成的机织物。虽然该隔膜布的气密性满足石棉隔膜的标准要求，但由于上述化学纤维的吸水性差，导致制得的隔膜布亲水性差，无法真正满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气密性高、离子通过性好的水电解槽用隔膜布。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、节省能源、对环境无污染的水电解槽用隔膜布的制造方法。

为达到上述目的，本发明提供一种水电解槽用隔膜布，其是由常用使用温度在150℃以上的耐高温、耐碱性纤维构成的机织物、非织造布或针织物，该隔膜布的平均孔径小于10μm，且在压力为3KPa条件下，该隔膜布的通气度在2L/cm²/min以下。

上述隔膜布的平均孔径及通气度控制在上述范围内的话，就能保证水电解槽用隔膜布的气密性高，这样，气体分子、气泡就难以通过，从而能够阻止阳极侧气体与阴极侧气体的混合，保证气体的纯度且安全性好。从确保隔膜织物长期稳定地具有优越的气密性的角度考虑，优选上述隔膜布的平均孔径小于5μm、通气度在1.5L/cm²/min以下。