[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

说明书

本发明公开了一种气态水分子捕集电解装置及其制备方法，属于电化学除湿技术领域，包括阴极集流框、氢气扩散层、固体聚合物质子交换膜、阳极网以及阳极集流框；所述氢气扩散层与固体聚合物质子交换膜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表面而形成，所述固体聚合物质子交换膜与阳极网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表面而形成。本发明还公开了一种气态水分子捕集电解装置在电化学除湿中的应用，相对于现有的除湿器具有静态无噪音、寿命长、免维护的优点。

技术领域

本发明属于电化学除湿技术领域，具体涉及一种气态水分子捕集电解装置、制备方法及其在电化学除湿中的应用。

背景技术

环境湿度与人类的生活和生产活动息息相关，环境湿度的大小直接影响着人类体感的舒适度甚至人类的健康，环境湿度的大小对工业生产活动和电力设备等也有着至关重要的影响。

目前比较成熟的除湿技术有多种，包括固体吸附式除湿、膜法除湿、热泵除湿、冷却式除湿、液体吸收式除湿。固体吸附式除湿原理与液体吸收式除湿基本相同，都是利用干燥剂吸附空气中的水蒸气，其特点是干燥剂在吸附水蒸气的过程中会放出大量的热，为了保持较大的吸附能力，必须在吸附过程中对干燥剂进行降温增加了能耗，如果环境有特殊要求，还要增加降温设备。膜法除湿技术随着新材料与膜分离技术的发展，在空气除湿方面得到了很大的应用，膜法除湿工艺有真空法、吹扫气法、膜吸附法等，相对于液体除湿法，膜法除湿设备占地面积小，且没有运动部件，但是除湿膜现阶段还存在透湿率低、强度差、成本高等缺点，限制了膜法除湿的发展。热泵除湿是应用冷却除湿的原理，将湿空气冷却到露点温度以下，析出水分后，再利用回收的冷凝热加热冷却后的干空气，从而实现循环除湿的一种除湿技术。热泵除湿干燥过程中虽然没有废气废液的排放，但是热泵冷凝干燥装置中使用的制冷剂用是CFCs，此类物质对大气臭氧层有破坏；除此之外其维修难度大，对维修人员的技术水平有一定要求，并且存在除湿时间较长的问题。

在一些特定的工作场合，例如，精密仪器、充电桩、风力发电和光伏发电场的配电柜设备等领域，对环境湿度要求很严格，同时也希望相应的湿度控制技术具有静态、长寿命和免维护的特点，甚至要求湿度可以实现自动化控制。针对这一需求，本发明克服了传统除湿技术存在的缺陷，公开了一种新型的电化学除湿方法，通过气态水分子捕集电解装置的捕集和电解以达到除湿的目的。

发明内容

针对上述背景，本发明提供一种气态水分子捕集电解装置及其，并将其应用于电化学除湿中，可以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种气态水分子捕集电解装置，包括依次层叠设置的阴极集流框、氢气扩散层、固体聚合物质子交换膜、阳极网以及阳极集流框；所述氢气扩散层与固体聚合物质子交换膜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表面而形成，所述固体聚合物质子交换膜与阳极网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表面而形成。

优选地，所述氢气扩散层为碳纸、碳布、金属毡中任意一种的，所述氢气扩散层孔隙率为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。

优选地，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。

优选地，所述固体聚合物质子交换膜单位面积上的析氧催化剂的担载量为0.5-8mg/cm²。

优选地，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。