[发明专利]气态水分子捕集电解装置、制法及在电化学除湿中的应用

权利要求书

1.一种气态水分子捕集电解装置，其特征在于，包括依次层叠设置的阴极集流框(1)、氢气扩散层(2)、固体聚合物质子交换膜(3)、阳极网(4)以及阳极集流框(5)；

所述氢气扩散层(2)与固体聚合物质子交换膜(3)相对的表面上设有氢气催化层，所述氢气催化层通过将析氢催化剂混以具有质子传导功能的粘接剂涂覆于氢气扩散层(2)表面而形成，所述固体聚合物质子交换膜(3)与阳极网(4)相对的表面上还设有水分子捕集及催化氧化层，所述水分子捕集及催化氧化层通过将析氧催化剂混以具有质子传导功能的粘接剂涂覆于固体聚合物质子交换膜(3)表面而形成。

2.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述氢气扩散层(2)为碳纸、碳布、金属毡中任意一种，所述氢气扩散层(2)孔隙率为40-90％，厚度为0.1-2mm，所述氢气扩散层(2)单位面积上的析氢催化剂的担载量为0.1-6mg/cm²。

3.根据权利要求2所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述氢气催化层中析氢催化剂与粘接剂的质量比为1:0.2-0.8。

4.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述固体聚合物质子交换膜(3)单位面积上的析氧催化剂的担载量为0.5-8mg/cm²。

5.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述水分子捕集及催化氧化层中析氧催化剂与粘接剂的质量比为1:0.2-0.8。

6.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述阳极集流框(5)和阳极网(4)的材质为金属钛、钛合金、镀有贵金属或其氧化物涂层的金属钛中的一种，所述贵金属为金、铂、铱、钯、钌、铑、锇中的一种；所述阳极网(4)为拉丝网、扁平网、菱形网的一种，所述阳极网(4)的目数为40-300目。

7.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述阴极集流框(1)的材质为导电性能良好的铂、金、钛、不锈钢、铝或其合金中的一种。

8.根据权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置，其特征在于，所述析氧催化剂为纳米铱和纳米二氧化钌按照质量比为1:2-3.5的配比混合得到的复合析氧催化剂，所述析氢催化剂为纳米铂黑与纳米金按照1:1-1.5的配比混合得到的复合析氢催化剂。

9.一种制备权利要求1所述的气态水分子捕集电解装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将阳极网(4)、水分子捕集及催化氧化层、固体聚合物质子交换膜(3)、氢气催化层及氢气扩散层(2)依次叠放，在120～180℃，1～5Mpa的条件下热压2～5min形成一体化构件；

S2：将S1步骤得到的一体化构件有阳极网(4)的一侧与阳极集流框(5)紧密接触、另一侧与阴极集流框(1)紧密接触即可形成气态水分子捕集电解装置。

10.一种如权利要求1所述气态水分子捕集电解装置在电化学除湿中的应用，其特征在于，安装时使所述气态水分子捕集电解装置的阳极集流框(5)朝向需要除湿的设备或空间内部，所述阴极集流框(1)朝向外部的大气，所述阳极集流框(5)接正极，阴极集流框(1)接负极，供给的直流电压范围为1.5～5.5V。