[发明专利]水电解制氢装置中的隔膜垫片的制作工艺

说明书

本发明涉及一种水电解制氢设备中的电解槽内使用的隔膜垫片的制作工艺。

现有技术中，电解槽是水电解制氢装置的主体设备，它由若干个电极、电解液和隔膜垫片组成的小室组成。隔膜垫片的作用在于防止电解产生的氢氧气体的混合和极板之间的密封，确保电解槽的正常运行，因此选择和采用具有良好化学稳定性和密封性的隔膜垫片的材质是改进和发展水电解技术的关健问题。当前国内外各种类型的水电解制氢装置中的隔膜垫片大多采用石棉作隔膜材料，在其外围有一圈密封材料加固的限定延伸区，称之为垫片。最初垫片是由橡胶类材料制作，随着高分子材料工业的发展，已逐步被性能优异的有机氟材料(如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物以及可熔性聚四氟乙烯等)所取代。氟塑料比橡胶具有更佳的耐温性、化学稳定性、介电性、耐老化性以及耐腐蚀性，但是它也和橡胶一样存在一些不足之处，如线膨胀系数较大、尺寸稳定性较差，特别是在较大的负荷下表现出较大的“冷流”(在材料力学上称之谓蠕变)，用它制作的隔膜垫片仍和用橡胶制作的一样，在使用中往往可能出现“冷流”，严重时会影响电解槽的密封性和它的寿命。

本发明的目的在于提供一种能改善其物理机械性能的水电解制氢装置中的隔膜垫片的制作工艺。

本发明的技术方案是：该隔膜垫片的制作工艺主要包括如下步骤

(1).将制作垫片的原料加入放有隔膜石棉布的模具料腔中，闭合模具；

(2).升温加热，使模具达到成型温度，加压后通水冷却；

(3).脱模；

所述的制作垫片的原料的配方是：聚全氟乙丙烯粉末100份(重量比)，二硫化钼粉未3～8份(重量比)，碳纤维粉未5～10份(重量比)，这三种粉未在加入模具前需要混合均匀。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

与单纯的氟塑料相比，改性后的隔膜垫片的线膨胀系数减少约50％，硬度提高了10％，弯曲强度和压缩强度亦有明显的提高。它的耐温性和抗蠕变性能也有明显的改善，从而弥补了F46树脂制作的隔膜垫片的物理性能上的缺陷。因此电解槽使用了改性后的隔膜垫片以后，克服了原本容易产生的“冷流”现象，提高了电解槽运行的安全性和可靠性，从而大大延长了电解槽的使用寿命。

实施例：隔膜垫片的制作工艺主要包括如下步骤：

(1).制作垫片的原料的配方是：聚全氟乙丙烯粉末100份(重量比)，二硫化钼粉未3～8份(重量比)，碳纤维粉未5～10份(重量比)，这三种粉未在加入模具前需要混合均匀；如果原料中有块状物，在配合前还应用筛子筛除块状物。将制作垫片的原料加入放有隔膜石棉布的模具料腔中，闭合模具；

(2).升温加热，使模具达到成型温度280～300℃，当模具达到该成型温度后，即可切断电源，加压至压力为15～30MPa，然后通水冷却至40℃以下，松去压力，开启模具脱模，取出产品。

由于氟塑料在模压中常发生粘膜现象，为了使脱膜方便和保证垫片的外观质量，在向模具料腔中加入制作垫片的原料之前，用956#硅树脂脱模剂与二甲苯配成10％的溶液，均匀地涂抹在模具的成型面上，使脱膜剂在模具表面形成一层薄而牢固的膜，涂好脱模剂的模具必须烘烤后方能加入制作垫片的原料。