[发明专利]碱性水电解制氢用复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了碱性水电解制氢用复合隔膜及其制备方法。该复合隔膜包括：编织平网膜以及形成在编织平网膜至少一个表面上的复合涂层，其特征在于形成复合涂层的涂布液包括亲水无机颗粒、粘合树脂、成孔剂、溶剂和分散剂：以亲水无机颗粒和粘合树脂的总质量为基准，亲水无机颗粒的含量为80～90wt％；以涂布液的总质量为基准，亲水无机颗粒和粘合树脂的总含量为50～78.5wt％；以涂布液的总质量为基准，成孔剂的含量为1～6wt％；以亲水无机颗粒的质量为基准，分散剂的含量为0.5～1wt％。该复合隔膜不仅制备工艺简单，生产成本较低，而且具有较低的面电阻、较高的电流密度和较好的气体阻隔性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体而言，涉及碱性水电解制氢用复合隔膜及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展以及人口的增长，以石油、煤炭为代表的化石能源由于其不可再生性和有限的储量将带来严重的能源危机，因此越来越迫切地需要发展清洁的可再生的新能源。目前在“碳中和”的目标牵引下，清洁能源代替化石能源的大潮已全面开启，氢能作为热值较高、污染与温室气体排放较低的清洁能源，被认为是实现碳中和目标的重要途径。水电解制氢近年来备受欢迎，一方面是由于通过水电解制氢能够实现“零碳排放”，获得真正洁净的“绿氢”；另一方面是由于水电解制氢还能够将间歇、不稳定的可再生能源(风能、光伏、核能等)转化储存为化学能，促进新能源电力的消耗，由此可以带来较大的生态环境效益和经济效益。而碱性水电解制氢是目前国内主要制备绿氢的方式，在碱性水电解槽设备中，需要使用隔膜将阴阳电极分开，防止电极间的短路、阻止H₂(在阴极处形成)和O₂(在阳极处形成)通过隔膜发生渗透；同时隔膜作为电解液的移动通道，便于将OH^-从阴极输送至阳极。

石棉隔膜是长期以来可用作水电解槽隔膜的主要原料，但由于其电阻较大、使用稳定性较差且具有毒性，因此其应用受到严格限制，新型非石棉隔膜成为研究的方向之一。目前现有的隔膜有PPS编织布隔膜，但由于其使用能耗较高，电流密度较低，限制了其应用；AGFA公司的ZIRFON系列隔膜能耗较低、电流密度较高受到广泛关注，但其价格昂贵。因此，亟需提供一种使用性能优良且成本较低的碱性水电解制氢用隔膜。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出碱性水电解制氢用复合隔膜及其制备方法。该复合隔膜不仅制备工艺简单，生产成本较低，而且具有较低的面电阻、较高的电流密度和较好的气体阻隔性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种碱性水电解制氢用复合隔膜。根据本发明的实施例，该复合隔膜包括：编织平网膜以及形成在编织平网膜至少一个表面上的复合涂层，其特征在于形成复合涂层的涂布液包括亲水无机颗粒、粘合树脂、成孔剂、溶剂和分散剂：

以亲水无机颗粒和粘合树脂的总质量为基准，亲水无机颗粒的含量为80～90wt％；

以涂布液的总质量为基准，亲水无机颗粒和粘合树脂的总含量为50～78.5wt％；

以涂布液的总质量为基准，成孔剂的含量为1～6wt％；

以亲水无机颗粒的质量为基准，分散剂的含量为0.5～1wt％。