【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池领域，特别是涉及一种质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法、测试方法和燃料电池单体。
技术介绍
1、全球能源转型的大潮中，氢燃料电池作为清洁能源技术的代表，正日益凸显其重要性。这种转换装置通过电化学反应直接将氢气和氧气转化为电能和水，不仅能量转换效率高，而且排放几乎零污染。特别是在交通运输、备用电源和分布式发电等领域，氢燃料电池的应用潜力巨大，预示着未来能源结构的重大变革。
2、在氢燃料电池系统中，膜电极组件（mea）扮演着核心角色，直接影响电池的性能、效率和寿命。meas由质子交换膜、催化层以及扩散层等关键部分构成，其中，质子交换膜作为氢离子的传导媒介，是电化学反应的核心平台，而催化层则负责加速氢气和氧气的电化学反应。由于质子交换膜和催化层的复杂性和高技术含量，膜电极组件占据了燃料电池总成本的相当大比例，成为制约燃料电池商业化进程的关键因素之一。
3、ccm（catalyst coated membrane），即催化涂层膜，是质子交换膜与催化层的复合体，通过精密涂布技术将催化剂均匀分布在质子交换膜上，进一步提高了电极的催化效率和电池的整体性能。然而，在ccm的生产过程中，由于工艺控制、材料不均一性或设备精度限制，常会出现外观不合格的产品，如涂层不均、气泡、裂纹等缺陷，这些不合格品往往被视为废料处理，增加了制造成本并造成了宝贵资源的浪费。
4、此外，即便是在合格ccm的裁切过程中，也会产生一定比例的边角料，这部分材料同样富含昂贵的催化剂和质子交换膜，传统上往往难以高
5、现有mea回收技术多采用有机溶剂辅助分离催化层与质子交换膜，面临两大主要局限：一是溶剂易将催化剂与全氟磺酸离聚物树脂进行部分分离，导致全氟磺酸离聚物树脂与催化剂中碳载体的比例（ic比）发生变化，使催化剂无法直接再利用，只能借助湿法冶金等方式回收贵金属，增加成本与复杂度；二是溶剂潜在的环境污染风险，使用与处理不慎可能引入生态负担。因此，亟需改进策略聚焦于提升催化剂分离效率环境兼容性，在不需要额外操作的前提下进行催化剂的再利用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法、测试方法和燃料电池单体，通过破碎处理和分离处理结合超声分散的工艺，能够保障回收效率和回收纯度，降低整体再利用成本。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、本申请提供一种质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，用于得到燃料电池膜电极，所述回收方法包括：
4、步骤一：超低温脆化处理：在超低温环境中对ccm组件进行超低温脆化处理，获得经过超低温脆化处理后的ccm组件，所述超低温脆化的时间为8-24小时；
5、步骤二：破碎处理：对经过超低温脆化处理后的ccm组件进行破碎处理，得到混合颗粒；
6、步骤三：分离处理：对经过破碎处理后得到的所述混合颗粒利用风机进行分离，使得混合颗粒中含有的催化层颗粒从该混合颗粒中进行分离，收集分离后的催化层颗粒；
7、步骤四：催化层处理：将收集的所述催化层颗粒中加入去离子水和异丙醇的混合物，利用超声对催化层颗粒和混合物进行分散，制成催化剂浆料；
8、利用所述的催化剂浆料对质子交换膜的两侧分别进行喷涂，完成喷涂后再将气体扩散层附在两侧，装入热压机的模具中，在140℃温度下和3mpa压力下热压成型，得到燃料电池膜电极；
9、其中，所述的ccm组件包括多个催化涂层膜。
10、可选的，在本申请的一些实施例中，所述的超低温环境为液氮或液氦环境；所述超低温环境的温度为-270℃到-190℃。
11、可选的，在本申请的一些实施例中，在步骤二中，所述的破碎处理包括通过超声波破碎仪进行处理，破碎温度为-20℃-0℃，超声波破碎仪的频率为30-90khz，功率为500-1000w，处理时间为30-120min。
12、可选的，在本申请的一些实施例中，在步骤三中，所述的风机为旋风分离机，风速为40m/s-80m/s，风压差为1500pa-5000pa，使得质子交换膜颗粒被吹至收集器，催化层颗粒留于底部，以实现质子交换膜颗粒和催化层颗粒分离。
13、可选的，在本申请的一些实施例中，在步骤四中，所述去离子水和异丙酮的体积比为1:2。
14、本申请实施例还提供一种测试方法，用于对如上任意一项所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法得到的燃料电池膜电极进行测试，所述测试方法包括：
15、步骤一：将燃料电池膜电极进行活化处理；
16、步骤二：将活化处理后的燃料电池膜电极安装在燃料电池上；
17、步骤三：控制所述燃料电池放电的电流值或电压值，输出对应的电流电压关系数据。
18、可选的，在本申请的一些实施例中，所述测试方法中测试条件为氢气和氧气的湿度均为50%rh；
19、其中，氢压和氧压分别设置为0.28mpa和0.30mpa。
20、当所述燃料电池测试温度为80℃时，输出所述燃料电池的电流电压关系数据。
21、本申请实施例中还提供一种燃料电池单体，包括如上任意一项所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法得到的燃料电池膜电极，所述燃料电池单体包括燃料电池膜电极、极板、密封垫片和端板，极板包括尺寸为50×50×3mm的石墨板，内侧设计为平行的蛇形三流道，密封垫片包括塑料垫片，端板包括不锈钢板，燃料电池中膜电极的有效面积为25cm2。
22、与现有技术相比，本专利技术中的有益效果为：
23、环境友好，整个过程无需使用有害化学溶剂，低温脆化和超声波破碎避免了传统方法中可能产生的hf等污染物，减小了环境影响；高效低成本，低温冷冻与超声波结合工艺，非侵入性低温脆化材料，超声波破碎减少能量消耗，降低整体成本，简化步骤，提升经济性；回收率与纯度高，超低温破碎旋风选法利用密度差异，无需溶剂，直接分离密度不同的催化层颗粒与质子交换膜颗粒，保持催化层的纯度，利于直接回收再利用。
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1.一种质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，用于得到燃料电池膜电极，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法包括：
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，所述的超低温环境为液氮或液氦环境。
3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，所述超低温环境的温度范围为-270℃到-190℃。
4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，在步骤二中，所述的破碎处理包括通过超声波破碎仪进行处理，破碎温度为-20℃-0℃，超声波破碎仪的频率为30-90kHz，功率为500-1000W，处理时间为30-120min。
5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，在步骤三中，所述的风机为旋风分离机，风速为40m/s-80m/s，风压差为1500Pa-5000Pa。
6.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，在步骤四中，所述去离子水和异丙酮的体积比为1:2。
7.一种测试方
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法中测试条件为氢气和氧气的湿度均为50%RH；
9.一种燃料电池单体，包括如权利要求1-6中任意一项所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法得到的燃料电池膜电极，其特征在于，所述燃料电池单体包括燃料电池膜电极、极板、密封垫片和端板，极板包括尺寸为50×50×3mm的石墨板，内侧设计为平行的蛇形三流道，密封垫片包括塑料垫片，端板包括不锈钢板，燃料电池中膜电极的有效面积为25cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，用于得到燃料电池膜电极，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法包括：
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，所述的超低温环境为液氮或液氦环境。
3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，所述超低温环境的温度范围为-270℃到-190℃。
4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，在步骤二中，所述的破碎处理包括通过超声波破碎仪进行处理，破碎温度为-20℃-0℃，超声波破碎仪的频率为30-90khz，功率为500-1000w，处理时间为30-120min。
5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极的回收方法，其特征在于，在步骤三中，所述的风机为旋风分离机，风速为40m/s-80m/s，风...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵羽，张林松，潘永志，张楠，王朝云，
申请(专利权)人：安徽明天新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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