堿性水電解用新型復(fù)合隔膜的研究.pdf

1、在當(dāng)前制氫工業(yè)生產(chǎn)中，堿性水電解技術(shù)是符合環(huán)保要求的成熟技術(shù)，但因能耗較高，其應(yīng)用受到了限制。廣泛應(yīng)用于堿性水電解工業(yè)中的石棉隔膜的阻抗大、易于污染電解液，而且其生產(chǎn)過(guò)程還存在致癌危險(xiǎn)。因此，迫切需要尋求新的隔膜材料以降低制氫成本。
　　 本文中采用浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出新型聚砜(PSF)/氧化鋯(ZrO2)復(fù)合隔膜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了PVP添加量、ZrO2添加量、預(yù)蒸發(fā)時(shí)間、凝固浴溫度和液態(tài)膜厚度等因素對(duì)復(fù)合膜結(jié)構(gòu)及性能的影響，并

2、對(duì)鑄膜液的配方和制膜工藝等進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明應(yīng)選取NMP-H2O作為溶劑/非溶劑體系；隨著PVP添加量的增加，復(fù)合隔膜的面電阻先降低后升高，對(duì)隔膜阻氣性能、強(qiáng)度和耐腐蝕性的影響較弱；隨ZrO2添加量的增加，隔膜面電阻先增大后降低，拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性均變差，而對(duì)阻氣性能的影響較弱；預(yù)蒸發(fā)時(shí)間從60s增大到90s時(shí)，面電阻明顯增大，預(yù)蒸發(fā)時(shí)間對(duì)阻氣性能、強(qiáng)度和耐腐蝕性的影響不大；隨預(yù)凝固浴溫度的升高，面電阻先上升后降低，隔膜阻氣性能變差，

3、強(qiáng)度和耐腐蝕性基本不變；隨液態(tài)膜厚度的增加，面電阻明顯增大，隔膜阻氣性能、拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性的變化范圍很小。經(jīng)優(yōu)化后的鑄膜液的組成是以NMP為溶劑，PVP和PSF的添加量均為15wt％，ZrO2添加量為40wt％至50wt％。適宜的預(yù)蒸發(fā)時(shí)間和凝固浴溫度分別為15s和15℃。
　　 依據(jù)經(jīng)優(yōu)化后的鑄膜液配方和制膜工藝條件，以聚苯硫醚針刺氈作為支撐層，制備出帶支撐復(fù)合隔膜。研究了針刺氈的規(guī)格對(duì)帶支撐復(fù)合隔膜導(dǎo)電性能、阻氣能力、強(qiáng)度