碱性电解水装置密封件及其制备方法与流程

专利2025-12-24  25

本发明涉及电解水制氢领域,具体而言,涉及一种碱性电解水装置密封件及其制备方法。


背景技术:

1、碱性电解水制氢是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程,电解质一般为30%质量浓度的koh溶液。碱性电解水制氢所用的电解槽主体由端压板、密封件、极板、电板、隔膜等零部件组装而成。其中,密封件的作用是在30%koh溶液、90℃、1.6mpa的操作条件下不让电解质溶液、氢气和氧气从电解槽中泄露。其作为电解槽密封的主要部件,其密封的好坏在很大程度上决定着电解槽小室密封及绝缘性能的好坏,直接影响整个电解水制氢系统的安全性及可靠性。

2、现有的密封件常用材质为硅胶、橡胶、聚四氟乙烯(ptfe),在碱性电解水技术应用工况则是强碱、高温、高压,上述的现有密封件则存在高压下易变形,强碱高温中易老化的问题,同时,现有的密封件还存在硬度低、气、液密封性不好的问题,难以满足使用需求。

3、基于此,如何提供一种碱性电解水装置密封件的制备方法,以得到同时具备优越的密封性、良好的抗老化性以及高的力学性能的碱性电解水装置密封件,是本领域所需解决的重要技术问题之一。


技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种碱性电解水装置密封件及其制备方法,以解决现有技术中的碱性电解水装置密封件难以同时具备优越的密封性、良好的抗老化性以及高的力学性能的问题。

2、为了实现上述目的,本发明的第一个方面提供了一种碱性电解水装置密封件的制备方法,包括:步骤s1,将聚四氟乙烯加入溶剂中,经第一搅拌得到第一膜液;步骤s2,将引发剂加入第一膜液中,经第二搅拌得到第二膜液;步骤s3,将全氟丙基乙烯基醚加入第二膜液中,经第三搅拌得到第三膜液;步骤s4,将无机填料加入第三膜液中,经第四搅拌得到第四膜液;步骤s5,第四膜液依次经流延处理和烧结处理,得到碱性电解水装置密封件。

3、进一步地,以聚四氟乙烯的重量为100%计,全氟丙基乙烯基醚的加入量为5%~6%。

4、进一步地,第三搅拌在55℃~60℃下进行,且第三搅拌的搅拌速度为300rpm~350rpm,时间为4h~5h。

5、进一步地,溶剂选自石油醚、己烷、乙醚和正丁醇中的一种或多种,优选为石油醚;优选地,第一膜液的固含量为20wt%~25wt%。

6、进一步地,以第一膜液的总重量为100%计,引发剂的加入量为10%~12%,且引发剂为硫酸钡和/或过硫酸铵,优选为硫酸钡。

7、进一步地,第一搅拌在60℃~65℃下进行,且第一搅拌的搅拌速度为100rpm~300rpm;第二搅拌在80℃~90℃下进行,且在引发剂完全分散于第一膜液后,继续搅拌5min~10min。

8、进一步地,以第三膜液的总重量为100%计,无机填料的加入量为60%~70%,且无机填料选自氧化锆、氧化硅和氧化铝中的一种或多种,优选为氧化锆;优选地,第四搅拌之后,步骤s4还包括以25rpm~30rpm的速度对第四膜液进行脱泡处理。

9、进一步地,流延处理的流延速度为0.15cm/min~0.25cm/min;烧结处理的温度为300℃~400℃,且烧结处理在惰性气体保护下进行,优选惰性气体为n2。

10、本发明的第二个方面提供了一种碱性电解水装置密封件,该碱性电解水装置密封件由上述碱性电解水装置密封件的制备方法制备而得。

11、进一步地,碱性电解水装置密封件的拉伸强度为18mpa~21mpa,密封性为2.5e-05pa·m3/s~8.5e-05pa·m3/s。

12、应用本发明的技术方案,通过流程简单且具备批量化生产放大能力的制备方法,将聚四氟乙烯作为基材,通过引入全氟丙基乙烯基醚对其改性,同时辅助无机填料,制备得到具有良好的密封性、力学强度以及抗蠕变性,同时表现出优良的抗强碱老化能力的碱性电解水装置密封件,能够很好地满足其使用要求。



技术特征:

1.一种碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,以所述聚四氟乙烯的重量为100%计,所述全氟丙基乙烯基醚的加入量为5%~6%。

3.根据权利要求1或2所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,所述第三搅拌在55℃~60℃下进行,且所述第三搅拌的搅拌速度为300rpm~350rpm,时间为4h~5h。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,所述溶剂选自石油醚、己烷、乙醚和正丁醇中的一种或多种,优选为石油醚;

5.根据权利要求1至4中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,以所述第一膜液的总重量为100%计,所述引发剂的加入量为10%~12%,且所述引发剂为硫酸钡和/或过硫酸铵,优选为硫酸钡。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,

7.根据权利要求1至6中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,以所述第三膜液的总重量为100%计,所述无机填料的加入量为60%~70%,且所述无机填料选自氧化锆、氧化硅和氧化铝中的一种或多种,优选为氧化锆;

8.根据权利要求1至7中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法,其特征在于,

9.一种碱性电解水装置密封件,其特征在于,所述碱性电解水装置密封件由权利要求1至8中任一项所述的碱性电解水装置密封件的制备方法制备而得。

10.根据权利要求9所述的碱性电解水装置密封件,其特征在于,所述碱性电解水装置密封件的拉伸强度为18mpa~21mpa,密封性为2.5e-05pa·m3/s~8.5e-05pa·m3/s。


技术总结
本发明提供了一种碱性电解水装置密封件及其制备方法。该方法包括:步骤S1,将聚四氟乙烯加入溶剂中,经第一搅拌得到第一膜液;步骤S2,将引发剂加入第一膜液中,经第二搅拌得到第二膜液;步骤S3,将全氟丙基乙烯基醚加入第二膜液中,经第三搅拌得到第三膜液;步骤S4,将无机填料加入第三膜液中,经第四搅拌得到第四膜液;步骤S5,第四膜液依次经流延处理和烧结处理,得到碱性电解水装置密封件。本发明将聚四氟乙烯作为基材,通过引入全氟丙基乙烯基醚对其改性,同时辅助无机填料,制备得到具有良好的密封性、力学强度以及抗蠕变性,同时表现出优良的抗强碱老化能力的碱性电解水装置密封件。

技术研发人员:杨立平,余飞,强威威,张国珍,侯兴东,段明潇,王菊,王金意,张畅,刘丽萍,郭伟琦
受保护的技术使用者:华能张掖能源有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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