透氫用鈀及鈀銀復合膜的研究.pdf

1、鈀膜具有優(yōu)良的透氫性和透氫選擇性，可用作氫分離和純化器。近年來，世界對氫能和氫經(jīng)濟的巨大關注，極大地促進了鈀膜技術的發(fā)展。將鈀金屬與鈀合金薄層負載于多孔載體而形成的復合鈀膜可實現(xiàn)更高的透氫率，但膜缺陷的控制、膜的成本和穩(wěn)定性成為新的問題。本文通過改進化學鍍膜工藝，制備了鈀及鈀銀合金膜，并對其性能進行了測試，為復合鈀膜的產(chǎn)業(yè)化提供參考。
　　 本文自創(chuàng)了Pd(OH)2膠體活化法，即向載體表面噴施氫氧化鈀膠體，干燥后用N2H4溶液還

2、原，在載體表面沉積一層均勻的鈀核，最后經(jīng)化學鍍法制成厚度為7μm的鈀復合膜。當溫度為723K、壓差為0.1MPa時，鈀膜的氫氣滲透量為31cm3·cm-2·min-1，H2/N2選擇系數(shù)超過3000。在溫度為573K-723K，壓力<0.25MPa時，壓力指數(shù)n=0.5。參照鈀膜附著力的分析方法，設計了一系列的鈀膜附著力實驗(包括十字劃歌法、氫脆試驗、熱震試驗、壓力破壞試驗)，比較了氫氧化鈀膠體法和傳統(tǒng)SnCl2/PdCl2活化法對鈀膜

3、附著力的影響，結果表明新方法制備得到的鈀/陶瓷復合膜的附著力明顯高于傳統(tǒng)方法。
　　 用滲透壓與化學鍍相結合的方法對有缺陷的鈀膜進行修補。此法的特點是：修補過程中，還原劑與鍍液分別位于載體兩側，利用滲透壓使鍍液和還原劑接觸，在孔徑較大的地方更充分接觸，使孔口處的金屬沉積速度更快，從而使缺陷迅速減小，達到修補膜缺陷的作用。結果顯示修補后幾乎所有的裂缺都消失，H2/N2的選擇性較修補前提高了兩個數(shù)量級，并且修補之后，其滲透率無顯著降

4、低，表明了修補時鈀的沉積只發(fā)生在裂缺附近區(qū)域。
　　 本文在上述化學鍍鈀改進工藝的基礎上，利用分步化學鍍法制備了管式Pd-Ag復合膜。實驗中發(fā)現(xiàn)分步鍍膜時先鍍鈀后鍍銀有利于形成連續(xù)致密的金屬復合膜，溫度是影響膜性質(zhì)的決定因素，低溫合金化能極大程度的避免缺陷的產(chǎn)生。利用該法制得的鈀銀合金膜在723K時，氫氣滲透系數(shù)為2.4×10-3mol·m-2·s-1·pa-0.5，H2/N2選擇性大于2500，活化能Ea為9.8kJ·mol-