[发明专利]一种废旧质子交换膜燃料电池铂催化剂的回收方法

说明书

本发明涉及一种废旧质子交换膜燃料电池铂催化剂的回收方法。该方法包括：1)采用循环伏安法电解催化剂层中的铂：将所述催化剂层作为工作电极，碳棒作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，低共熔溶剂作为电解液进行电解；其中，电位窗口设置为1～2V；2)电沉积反应：电解后将所述催化剂层换成材质为导电材料的电极，电位窗口设置为‑3～‑2V，并在超声条件下多次进行电沉积反应得到金属铂。采用本发明方法回收到的铂金属颗粒大小均匀，而且不含其它金属杂质，纯度高。

技术领域

本发明涉及废旧电池处理领域，尤其涉及一种废旧质子交换膜燃料电池铂催化剂的回收方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池作为一种可以将氢气中的化学能转化成电能的装置，具备极高的能量转化效率(80％)，是利用氢能的最佳设备之一。随着燃料电池性能的优化以及适用范围的普及，越来越多的燃料电池走进人们的日常生活，并扮演着不可替代的作用。

如果废旧的燃料电池不进行任何处理的直接废弃的话，一方面一些燃料电池为了追求良好的吸附和催化性能而应用Pt、Pb等贵、重金属，直接遗弃易造成环境的污染，另一方面直接遗弃也会造成珍贵资源的浪费。

低共熔溶剂(DES)通常由一定化学计量比的氢键受体和氢键给体组合而成，作为一类新型溶剂，低共熔溶剂具有制备简便、成本低、毒性低、溶解性好、不易挥发等特点。并且在合适温度下，低共熔溶剂表现出的合适的粘度和良好的电导率也使它在电沉积、萃取分离、催化反应、纳米材料制备等诸多领域展现出良好的发展前景。

目前，在燃料电池回收领域，人们对废旧质子交换膜燃料电池的回收技术方法有了一定的进步，但是多数仍是利用火法或者湿法处理，这样不仅无法达到循环利用的目的，并且在消耗较多的能量(高温焚烧)和不可循环利用的危险化学试剂(浓硫酸等强酸)的同时，重新制备出的铂粒子也因为杂质较多和颗粒大小不均匀而导致其再循环利用需要额外的工艺实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何从废旧电池中回收纯度高且颗粒大小均匀的金属铂。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种废旧质子交换膜燃料电池铂催化剂的回收方法。

一种废旧质子交换膜燃料电池铂催化剂的回收方法，废旧电池中的膜电极由催化剂层和质子交换膜构成，催化剂层中含有铂，包括以下步骤：

1)采用循环伏安法电解催化剂层中的铂：将所述催化剂层作为工作电极，碳棒作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，低共熔溶剂作为电解液进行电解；其中，电位窗口设置为1～2V；

2)电沉积反应：电解后将所述催化剂层换成材质为导电材料的电极，电位窗口设置为-3～-2V，并在超声条件下多次进行电沉积反应得到金属铂。

进一步地，在步骤1)中，所述低共熔溶剂通过季铵盐与有机溶剂按照摩尔比1:1-3，在60-80℃下中反应制得。

进一步地，在步骤1)中，所述低共熔溶剂通过所述季铵盐与所述有机溶剂按照摩尔比1:1-3，在60-80℃下反应20-30分钟制得。

进一步地，在步骤1)中，所述季铵盐为氯化胆碱；有机溶剂为无水乙二醇、草酸和尿素、丁二醇等中的一种或多种。

进一步地，在步骤1)中，所述催化剂层由以下步骤获得：用0.1～0.3mol/L的硝酸溶液浸润所述膜电极将所述催化剂层与所述质子交换膜分开得到。

进一步地，在步骤1)中，进行所述电解的时间为30～60分钟。

进一步地，在步骤1)中，进行所述电解的温度为60-80℃。

进一步地，在步骤2)中，进行电沉积反应的时间为20～30分钟，进行电沉积反应的温度为60-80℃。

进一步地，在步骤2)中，进行循环电沉积反应的次数为3-5次。