离子渗透隔膜及其制作方法、水电解装置制造方法及图纸

本申请提供了一种离子渗透隔膜及其制作方法、水电解装置，涉及电解水制氢技术领域，该离子渗透隔膜应用于水电解装置，包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆支撑层的表面、且至少填充通孔的部分；亲水浆料层具有多个微孔、且包括第一聚合物树脂和纳米粒子，纳米粒子掺杂于第一聚合物树脂中，纳米粒子包括无机亲水粒子和导体粒子，导体粒子用于传递水电解装置中的部分氢氧根。由此，能够通过亲水浆料层的微孔以及导体粒子，使得离子渗透隔膜实现对水电解装置中电解液电解产生的氢氧根的传导功能；并且，还能够在维持离子渗透隔膜微孔径的同时降低面电阻，有效降低了电解水制氢气的能耗。的能耗。的能耗。

【技术实现步骤摘要】
离子渗透隔膜及其制作方法、水电解装置


[0001]本申请涉及电解水制氢
，尤其涉及一种离子渗透隔膜及其制作方法、水电解装置。

技术介绍

[0002]当今，在数种工业生产中常常使用氢气，氢气是一种重要的能源。而且，通过氢气与氧气结合，得到的产物为水，在此类反应中不会产生对环境有影响的碳温室气体等，非常环保，使得氢气在今后的工业生产、社会生活中必将扮演越来越重要的角色。
[0003]氢气的来源非常多，其中，采用电能将水电解产生氢气是其中的一种来源。电解水制氢的能量利用高效、氢气纯度高，且在整个电解过程中无污染，因此受到了越来越广泛的研究。
[0004]通常采用水电解装置进行水电解制氢，水电解装置中设置有隔膜。然而，目前的隔膜常面临高电解效率和高氢气纯度的矛盾，具体为，高电解效率要求隔膜具有低面电阻，此时隔膜的孔径较大，然而，隔膜大孔径又会导致氢气纯度降低。因此，如何在维持隔膜小孔径的同时，还能够降低隔膜的面电阻就显得非常关键。
[0005]由此，亟需提供一种新型的隔膜，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本申请的实施例提供一种离子渗透隔膜及其制作方法、水电解装置，该离子渗透隔膜具备良好的亲水性，能够通过亲水浆料层的微孔、导体粒子，实现对水电解装置中电解液电解产生的氢氧根的传导功能；同时，还能够在维持离子渗透隔膜微孔径的基础上降低面电阻，从而能够有效降低电解水制氢气的能耗。
[0007]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0008]一方面，提供了一种离子渗透隔膜，该离子渗透隔膜应用于水电解装置，所述离子渗透隔膜包括：
[0009]支撑层，具有多个通孔；
[0010]亲水浆料层，包覆所述支撑层的表面、且至少填充所述通孔的部分；所述亲水浆料层具有多个微孔、且包括第一聚合物树脂和纳米粒子，所述纳米粒子掺杂于所述第一聚合物树脂中，所述纳米粒子包括无机亲水粒子和导体粒子，所述导体粒子用于传递所述水电解装置中的部分氢氧根。
[0011]可选的，所述导体粒子包括水滑石类化合物、La2NiO
4+δ
化合物中的任一种或者组合。
[0012]可选的，所述导体粒子的粒径取值范围包括0.01
‑
1.0μm。
[0013]可选的，所述无机亲水粒子在所述第一聚合物树脂中的掺杂浓度与所述导体粒子在所述第一聚合物树脂中的掺杂浓度的比值取值范围包括1:9
‑
9:1。
[0014]可选的，所述亲水浆料层还包括致孔剂，所述致孔剂掺杂于所述第一聚合物树脂
中；
[0015]所述致孔剂包括甘油、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、离子液体中的任一种或者组合。
[0016]可选的，所述第一聚合物树脂包括聚砜、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚砜、聚苯硫醚中的任一种或者组合。
[0017]可选的，所述无机亲水粒子包括氧化锆、氧化镁、氢氧化锆、氢氧化镁、硫酸钡中的任一种或者组合。
[0018]另一方面，提供了一种水电解装置，包括阳极、阴极和上述的离子渗透隔膜，所述离子渗透隔膜设置在所述阳极和所述阴极之间。
[0019]再一方面，提供了一种上述的离子渗透隔膜的制作方法，所述制作方法包括：
[0020]提供具有多个通孔的支撑层；
[0021]在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分形成亲水浆料层。
[0022]可选的，所述在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分形成亲水浆料层包括：
[0023]在所述支撑层的表面、所述通孔的至少部分涂覆亲水浆料；
[0024]对所述亲水浆料进行相转化，固化形成亲水浆料层；
[0025]对支撑层和亲水浆料层进行洗涤、干燥、收卷。
[0026]本申请的实施例提供了一种离子渗透隔膜，该离子渗透隔膜应用于水电解装置，离子渗透隔膜包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆支撑层的表面、且至少填充通孔的部分；亲水浆料层具有多个微孔、且包括第一聚合物树脂和纳米粒子，纳米粒子掺杂于第一聚合物树脂中，纳米粒子包括无机亲水粒子和导体粒子，导体粒子用于传递水电解装置中的部分氢氧根，从而提供了一种新型的亲水性离子渗透隔膜。一方面，水电解装置中的电解液能够填充满亲水浆料层的微孔，该微孔能够使得氢氧根(OH
‑
)通过，形成了类似河流的传输通道，以实现亲水性离子渗透隔膜的导OH
‑
功能；同时，亲水性离子渗透隔膜中的导体粒子在亲水浆料层中相互接触，能够使得OH
‑
从一个导体粒子跳跃至另一个导体粒子，以使得OH
‑
在导体粒子之间的传递，也实现亲水性离子渗透隔膜的导OH
‑
功能，且进一步降低了亲水性离子渗透隔膜的整体内阻；另一方面，离子渗透隔膜在具有微孔径的基础上，还使得面电阻大大降低，从而能够有效降低电解水制氢气的能耗，更具成本有效性。
[0027]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例提供的一种离子渗透隔膜的结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例提供的一种水电解装置的结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例提供的一种离子渗透隔膜的制作工艺流程图；
[0032]图4为本申请实施例提供的又一种离子渗透隔膜的制作工艺流程图；
[0033]图5为本申请实施例提供的再一种离子渗透隔膜的制作工艺流程图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]在本申请的实施例中，采用“第一”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本申请实施例的技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0036]在本申请的实施例中，“多个”的含义是两个或两个以上，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0037]在本申请的实施例中，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子渗透隔膜，其特征在于，应用于水电解装置，所述离子渗透隔膜包括：支撑层，具有多个通孔；亲水浆料层，包覆所述支撑层的表面、且至少填充所述通孔的部分；所述亲水浆料层具有多个微孔、且包括第一聚合物树脂和纳米粒子，所述纳米粒子掺杂于所述第一聚合物树脂中，所述纳米粒子包括无机亲水粒子和导体粒子，所述导体粒子用于传递所述水电解装置中的部分氢氧根。2.根据权利要求1所述的离子渗透隔膜，其特征在于，所述导体粒子包括水滑石类化合物、La2NiO
4+δ
化合物中的任一种或者组合。3.根据权利要求1或2所述的离子渗透隔膜，其特征在于，所述导体粒子的粒径取值范围包括0.01
‑
1.0μm。4.根据权利要求1或2所述的离子渗透隔膜，其特征在于，所述无机亲水粒子在所述第一聚合物树脂中的掺杂浓度与所述导体粒子在所述第一聚合物树脂中的掺杂浓度的比值取值范围包括1:9
‑
9:1。5.根据权利要求1或2所述的离子渗透隔膜，其特征在于，所述亲水浆料层还包括致孔剂，所述致孔剂掺杂于所述第一聚合物树脂中；所述致孔剂包括甘油...

【专利技术属性】
技术研发人员：何庆一，姚进，吴彬彬，于志伟，
申请(专利权)人：宁波中科氢易膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：