水电解槽用聚苯硫醚隔膜布的制作方法

本发明涉及一种水电解槽用聚苯硫醚隔膜布。

背景技术：

1、电解水技术是实现生产绿氢的重要手段之一，目前电解水制氢技术主要有碱性水电解制氢技术、纯水电解制氢技术和固体氧化物水电解制氢技术。碱性水电解制氢技术路线成熟，相对纯水制氢和固体氧化物制氢成本优势明显，一直是我国绿氢生产的主流。目前，我国碱性水电解制氢设备装机量全球占有率排名第一。

2、目前，碱性水电解槽用隔膜布主要以织物隔膜为主，但是如果因织造时使用的纤维纤度不合适、单纱与股线捻度之间的配比不恰当、织造时织机的张力控制不当等问题，都会导致所得隔膜的孔径大小不均一、气体纯度不合格、氢气和氧气的过电压变大，能耗变大。

3、另一方面，碱性水电解槽长期在高温强碱条件下（70～90度，koh30%）运行，隔膜材料除了要有很高的气体隔绝性外，也必须具有耐高温、耐碱、耐久性。因此，以具备高机械强度、耐高温和耐化学药品性的聚苯硫醚为原料制备碱性水电解槽用隔膜布。虽然，聚苯硫醚满足了碱性水电解的多项要求，但是其自身是疏水的，在碱性电解槽中无法完全浸润。当电解槽设备运转时，无论是电极两侧的氢气还是氧气的气泡都易于在隔膜材料的表面附着不易逸脱，从而影响离子正常通过，使得运行电压变高；另一方面，因为隔膜没有亲水效果，膈膜表面不易形成致密的水膜，不能阻隔小体积的气体的串流，从而导致气体的纯度较低。

4、如中国公开专利cn101372752a公开了一种采用聚苯硫醚纤维制成的非织造布，然后通过70～130℃，90～98%的浓硫酸进行磺化处理20～40分钟，再用30%的氢氧化钾处理，最后得到耐高温碱性水电解槽隔膜。在该发明中，虽然该非织造布的高孔隙构造电解液中离子易于移动，从而降低了电解槽内的总电阻，但是由于非织造布的构造不够紧密，孔隙大，起不到高的气体阻隔效果，使得实机运行时气体纯度偏低。另一方面非织造布吸液率相对较强，经过强酸处理后，在清洗过程中需要消耗大量宝贵的水资源和化学药品，清洗程序多且长，干燥所需能耗也较高，工艺操作复杂不宜进行工业化生产。

5、又如中国公开专利cn103938337a中公开了一种水电解槽用隔膜布及其生产方法。该发明通过等离子处理对聚苯硫醚纤维表面进行改性。真空等离子处理时，用氧气、氩气、氧气与氩气的混合气体或二氧化碳、空气中的一种，设定真空室压力为5～100pa，50～500kw·s/m2的处理强度处理；常压等离子体表面处理时，以空气作为处理气体，处理强度为50～500kw·s/m2。然而，不管采用哪种等离子处理方式，都只能在聚苯硫醚纤维表面微米级层起到临时性的作用，并不长久。

6、又如中国公开专利cn107835873a公开了一种高性能聚苯硫醚纤维构造体，该聚苯硫醚纤维构造体是由横截面直径0.1～12um的机织物，该聚苯硫醚构造体的最大孔径在20um以下，从而影响隔膜的气密性，在碱液长期处理时，隔膜织物吸液都会溶胀，纤维孔径变大。另外，该聚苯硫醚纤维构造体的经纬纱捻度不同，经纬纱中纤维间的孔隙均匀性差，使得隔膜的孔径不均匀。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电阻低、气密性高的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布。

2、本发明的技术解决方案如下：本发明水电解槽用聚苯硫醚隔膜布是由支数大于12.0s的聚苯硫醚纱线构成的机织物，构成所述聚苯硫醚纱线的单纱的捻系数为2.0～3.0，在湿润状态时所述隔膜布中孔径在2～5μm之间的微孔占总孔数量的50%以上。

3、在干燥状态下本发明隔膜布中所有微孔占隔膜布表观总体积的比例为55～70%。

4、上述聚苯硫醚纱线的捻度优选为聚苯硫醚单纱捻度的50～90%。

5、上述聚苯硫醚纱线优选是由直径在9～12μm的聚苯硫醚纤维构成。

6、本发明隔膜布的厚度优选为0.20～0.60mm。

7、本发明隔膜布的覆盖系数优选为2300～2700。

8、本发明隔膜布的气密性优选为400mmh2o以上。

9、本发明隔膜布的电阻优选为20mω以下。

10、本发明的有益效果是：本发明的聚苯硫醚隔膜布采用大支数纱线，得到薄型聚苯硫醚隔膜布，该隔膜布在湿润状态时保持高比例的小孔。因此，本发明的隔膜布具有电阻低、气密性高的特点。

技术特征：

1.一种水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述隔膜布是由支数大于12.0s的聚苯硫醚纱线构成的机织物，构成所述聚苯硫醚纱线的单纱的捻系数为2.0～3.0，在湿润状态时所述隔膜布中孔径在2～5μm之间的微孔占总孔数量的50%以上。

2.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：在干燥状态下所述隔膜布中所有微孔占隔膜布表观总体积的比例为55～70%。

3.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述聚苯硫醚纱线的捻度为聚苯硫醚单纱捻度的50～90%。

4.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述聚苯硫醚纱线是由直径在9～12μm的聚苯硫醚纤维构成。

5.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述隔膜布的厚度为0.20～0.60mm。

6.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述隔膜布的覆盖系数为2300～2700。

7.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述隔膜布的气密性为400mmh2o以上。

8.根据权利要求1所述的水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，其特征在于：所述隔膜布的电阻为20mω以下。

技术总结
本发明公开一种水电解槽用聚苯硫醚隔膜布，该隔膜布是由支数大于12.0S的聚苯硫醚纱线构成的机织物，构成所述聚苯硫醚纱线的单纱的捻系数为2.0～3.0，在湿润状态时所述隔膜布中孔径在2～5μm之间的微孔占总孔数量的50%以上。本发明的隔膜布具有电阻低、气密性高的特点。

技术研发人员：黄怡雯,刘同娟
受保护的技术使用者：东丽纤维研究所（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23