透氫用鈀及鈀銀復(fù)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(lái)，世界對(duì)氫能和氫經(jīng)濟(jì)的巨大關(guān)注，極大地促進(jìn)了鈀膜技術(shù)的發(fā)展。將鈀金屬與鈀合金薄層負(fù)載于多孔載體而形成的復(fù)合鈀膜可實(shí)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(wèn)題。本文通過(guò)改進(jìn)化學(xué)鍍膜工藝，制備了鈀及鈀銀合金膜，并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，為復(fù)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(xué)鍍法制成厚度為7μm的鈀復(fù)合膜。當(dāng)溫度為723K、壓差為0.1MPa時(shí)，鈀膜的氫氣滲透量為31cm3·cm-2·min-1，H2/N2選擇系數(shù)超過(guò)3000。在溫度為573K-723K，壓力<0.25MPa時(shí)，壓力指數(shù)n=0.5。參照鈀膜附著力的分析方法，設(shè)計(jì)了一系列的鈀膜附著力實(shí)驗(yàn)(包括十字劃歌法、氫脆試驗(yàn)、熱震試驗(yàn)、壓力破壞試驗(yàn))，比較了氫氧化鈀膠體法和傳統(tǒng)SnCl2/PdCl2活化法對(duì)鈀膜

3、附著力的影響，結(jié)果表明新方法制備得到的鈀/陶瓷復(fù)合膜的附著力明顯高于傳統(tǒng)方法。
　　 用滲透壓與化學(xué)鍍相結(jié)合的方法對(duì)有缺陷的鈀膜進(jìn)行修補(bǔ)。此法的特點(diǎn)是：修補(bǔ)過(guò)程中，還原劑與鍍液分別位于載體兩側(cè)，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(dá)到修補(bǔ)膜缺陷的作用。結(jié)果顯示修補(bǔ)后幾乎所有的裂缺都消失，H2/N2的選擇性較修補(bǔ)前提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且修補(bǔ)之后，其滲透率無(wú)顯著降

4、低，表明了修補(bǔ)時(shí)鈀的沉積只發(fā)生在裂缺附近區(qū)域。
　　 本文在上述化學(xué)鍍鈀改進(jìn)工藝的基礎(chǔ)上，利用分步化學(xué)鍍法制備了管式Pd-Ag復(fù)合膜。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)分步鍍膜時(shí)先鍍鈀后鍍銀有利于形成連續(xù)致密的金屬?gòu)?fù)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(shí)，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-