具有空隙结构的钯复合膜的制备与研究

钯膜在氢气分离、纯化及燃料电池氢源等方面有显著的应用前景,尤其是针对燃料电池氢源技术快速响应的需求,需要进一步开发高透氢性能和高稳定性的钯复合膜。对此,本文提出了一种简捷可行的具有空隙结构的钯复合膜制备思路,即在陶瓷或不锈钢基底表面采用MnCO3进行修饰,制备钯复合膜后再加热使MnCO3分解的方法,在金属钯膜和基底之间形成一层1μm左右的空隙。分析测试表明,该修饰方法不仅得到了高透氢性能的钯复合膜,而且采用该空隙结构的陶瓷及不锈钢负载钯复合膜在150～400℃的14～20个快速升降温循环中,展现了良好的稳定性,而不使用该空隙结构的常规陶瓷负载钯复合膜的透氢量严重下降;该空隙结构能实现升降温过程中钯膜的自由伸缩,并避免与基底之间的相互作用及由于热膨胀系数不一致造成的剪切应力,进而保证钯复合膜的快速升降温稳定性,能应用于陶瓷及不锈钢等多种基底,具有良好的应用前景。     

Pd/γ-Al_2O_3对超薄金属钯复合膜表面缺陷修复的研究

通过对化学镀制备的超薄金属钯复合膜的表面缺陷填充Pd/γ-Al2O3粒子并提供钯核,进而通过化学镀制备了致密超薄金属钯复合膜。结果表明,首次化学镀制备的金属钯膜的厚度约为1.22μm,而以Pd/γ-Al2O3粒子对其缺陷进行填充并进一步化学镀制备的钯膜厚度仅增大到1.32μm,说明第二次化学镀金属钯主要沉积在经Pd/γ-Al2O3粒子填充的缺陷位上。在400℃,100kPa压力下,氢气渗透速率为0.8378mol·m-2·s-1,为初镀钯膜的81%,而H2/N2理想分离因子从初镀膜的370增大到13700。可见,该方法实现了超薄金属钯复合膜缺陷的局部修复,在基本不增加膜厚的前提下,有效地消除了钯复合膜的表面针孔。     

超薄金属钯复合膜表面缺陷修饰的研究

通过对化学镀制备的超薄金属钯复合膜的表面缺陷进行修饰,进而控制缺陷位的尺寸,然后通过补镀处理制备了致密超薄金属钯复合膜。同修饰前的钯复合膜相比,表面修饰后制备的钯复合膜厚度略微增加,从0.87μm增大至3.01μm;氢气渗透速率略降,但H2/N2理想分离因子却显著增加。400℃,100kPa下,修饰前钯复合膜的氢气渗透速率为0.5934mol·m-2·s-1,H2/N2理想分离因子为123,修饰后钯复合膜的氢气渗透速率达到0.2967mol·m-2·s-1,H2/N2理想分离因子为5007,这表明本文采用的表面缺陷修饰方法可有效修复钯膜表面针孔和缺陷。     

质子交换膜燃料电池用氢气的质量控制

简要介绍了化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢以及光解水和生物质等新型制氢的方法,叙述了冷凝-低温吸附、低温吸收-吸附、变压吸附、钯膜扩散、金属氢化物分离五种氢气提纯方法,对质子交换膜燃料电池用氢气所依据的相关标准进行了比较分析,指出了氢气中总硫、一氧化碳、甲醛与甲酸、总卤化物、氨气、二氧化碳、水、总烃、氧气、颗粒物、...     

CH_4,CO_2,CO对钯复合膜透氢性能的影响

采用化学镀法制备了钯复合膜。在200~450℃下,恒定H2进气量和总进气量,以N2为平衡气,H2-N2混合气为参比气,考察了不同含量的CH4,CO2,CO对钯复合膜透氢性能的影响。实验结果表明,对钯复合膜的透氢性能,CH4几乎没有影响,CO2的影响较小(透氢量的降低率小于5%),CO的影响最大。体积组成为98%H2-2%CO的混合气,在300℃时钯复合膜透氢速率下降幅度明显增大。用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对透氢后的钯复合膜进行表征,表征结果显示,钯复合膜表面有少量积碳,说明在钯复合膜表面上发生了CO的歧化反应。     

国内自主开发超纯氢气纯化技术

<正>2015年5月17日,由科技部技术中心组织的专家组对大连化物所和华海制氢设备有限公司承担的国家"863"膜专项课题"超纯氢气分离膜材料及规模化制备技术"进行了现场测试。这标志着由中国科学院大连化学物理研究所甲烷高效转化新材料与新过程研究组研制的高性能金属钯复合膜材料和800 m3/h规模超纯氢气纯化技术进行了工业应用示范试验并获得成功。这是国内自     

液态Ga金属膜比Pd金属膜能更有效地分离氢气

正将液体镓(Ga)夹在两片多孔碳化硅载体之间的液体金属膜可望用于分离甲烷蒸汽转化得到的氢气,比现有的固体钯(Pd)膜更好。钯膜对提纯分离氢气,排斥CO_2和CO等其它气体是有效的,但局限性是成本高,因此需要做得很薄,容易破裂。一旦破裂,所有气体都能通过,就失去了提纯作用。此外,气体混合物中的硫对钯膜有负作用。马萨诸塞州伍斯特理工学院(WPI)的研究人员开发了一种用液体镓代替固体钯来分离氢的膜。他们已经成功     

膜反应器中环己烷的脱氢

使用化学镀的方法，在多孔陶瓷底膜上分别沉积一层薄的钯银镀层，经焙烧处理，形成了钯银合金／陶瓷复合膜。该复合膜的钯银合金顶层很薄，因此复合膜的氢气渗透率大，成本低。研究了在该复合膜中的环己烷脱氢反应，获得了环己烷超平衡转化率的结果，并考察了各种因素如反应温度、空速和吹扫气流量等对环己烷转化率的影响     

钯复合膜透氢稳定性研究进展

常见的气体如CO、CO2、CH4和H2O(g)在钯膜表面占据了H2的吸附活性位,抑制膜表面氢的解离,或者在膜表面形成积炭,或者与钯生成化合物,从而影响钯膜的透氢性能。本文综述了这些气体在不同条件下对钯膜透氢的影响程度,分析了CO和H2O(g)影响钯膜透氢的作用机理,阐述了积炭现象以及不同膜厚度和膜组成对钯膜透氢性能的影响。     

天然气或液体燃料现场制氢新工艺

采用常规浸渍法制备了经氧化镧改性的Ni-La/MgAl2O4催化剂,采用共沉淀方法制备了经氧化镧改性的Ni-La/Al2O3催化剂.通过氧分布器向催化剂床层分布引入氧气,研究了天然气催化部分氧化与水蒸气重整耦合绝热反应制氢的性能,结果说明,Ni-La/MgAl2O4催化剂对于天然气绝热转化制氢具有高的催化活性、选择性和稳定性.采用常规固定床反应器研究了氨分解反应的性能,结果说明,Ni-La/Al2O3催化剂对于氨分解制氢具有高的催化活性,以非贵金属镍基催化剂替代贵金属钌基催化剂,用于较低温度下氨分解制氢是可行的.对于液态烃类制氢,采用预转化与带有氧分布器的绝热转化集成工艺,可以从根本上解决催化剂积碳问题.以氧化铝多孔陶瓷管做为支撑体,通过对其表面进行有效修饰和控制制备的技术关键,可以制备高效复合金属钯膜.以氨分解制氢与钯膜分离氢进行技术集成,在维持氢回收率为84%的前提下,在实验的500小时内,氢气的纯度始终保持在～99.97%,透氢量始终保持在30 m3/m3·h附近,说明氨分解催化剂和复合金属钯膜具有长期稳定性.所制备的复合金属钯膜在含有～2%CO的混和气体中可以稳定地用于分离氢气.     

高强度低合金钢氢脆预防措施

提出了高强度低合金钢氢脆的预防措施。针对高强度低合金钢氢脆的内部影响因素,预防的主要方向为提高材料本身的抗氢脆性能,预防措施主要为钢种选择和成分控制、控制强度并提高韧性、组织优化和晶粒细化、提高表面粗糙度并减少缺陷等。针对高强度低合金钢氢脆的外部影响因素,预防的方向主要为降低氢的吸附和渗透,预防细则主要为添加微量抑制剂降低氢气的活性和吸附性能,以及对材料表面进行喷丸强化和施加涂层降低氢的渗透等。这些氢脆预防措施可为高压氢气储运系统的科学设计提供借鉴和参考。     

钯基膜反应器研究进展

论述了钯基膜的分离与反应性能和膜的制备方法。介绍了两种典型的钯基膜反应器结构模型和它们在加氢、脱氢及氢转移反应体系中的应用情况。展望了钯基膜反应器的发展前景。     

Sol－Gel法制备γ－Al_2O_3膜及其分离H_2／N_2气体特性的研究

溶胶－凝胶法是制备无机膜的一种重要方法，利用这种方法可以合成孔径为几纳米、孔分布狭窄的多孔陶瓷复合膜。本研究以异丙醇铝为原料，采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法在微滤级的基质陶瓷管上制备了无裂纹的超滤级γ－Ａｌ２Ｏ３膜。通过气体渗透法测定了平均孔径和孔径分布。结果表明，这种复合膜管平均孔径为１．７７ｎｍ，孔隙率为４０．３％。考察了溶胶性质对成膜结构的影响，比较了基质管与复合膜管的气体渗透性能，研究了进料氢浓度和总流量对透氢过程的影响。发现透氢率和渗透通量与涂膜次数成反比，而氢气的渗透选择性却大大提高了。     

大连化物所透氧陶瓷膜氢分离研究取得进展

正分离提纯是氢气生产面临的最大问题之一,费用高昂。迄今,广泛研究的氢气分离纯化用的膜主要为钯及钯合金膜,但它们在一些气氛下不能稳定存在,例如H_2S;之后研究了可在H_2S气氛下稳定存在的质子导体型陶瓷膜,但是限于质子导体电导率的不足,难以用于实际应用。日前中国科学院大连化物所杨维慎和朱雪峰带领的研究团队研制出一种     

氢燃料电池用氢气中14种痕量杂质分析技术综述

氢燃料电池用氢气纯度、所含杂质的种类及含量对氢燃料电池的放电性能和寿命具有重要影响。详细阐述氢燃料电池用氢气中总硫、氨、总卤化物、甲醛、甲酸、一氧化碳、二氧化碳、总烃、氧、氮、氦、氩、水、颗粒物14种痕量杂质对燃料电池性能影响,以及离线和在线分析技术的现状、研究进展,配备硫化学发光等检测器的气相色谱技术和傅里叶变换红外光谱技术在多项杂质检测方面的应用,最后对分析技术的发展进行了展望。     

Re／Pt比对Pt—Re／Al2O3重整催化剂性能的影响

利用纯烃反应,TPR、AEM等手段考察了Pt-Re/Al_2O_3催化剂的不同铼铂比对反应性能、硫吸附量,以及铂和铼组元的还原状态及相互作用诸因素的影响。实验结果表明,催化剂不经硫化,铼铂比的提高主要使氢解和开环裂解活性增加;预硫化后,氢解和开环裂解活性受到抑制,MCP芳构化活性增加,n-C_7芳构化活性降低。随着铼铂比的提高,催化剂积炭量减少,稳定性提高,但对硫中毒更敏感。铼铂比的提高,还使催化剂的不可逆吸附硫量增加,而S/Re比为一定值。高铼铂比催化剂的优异稳定性,主要由于其抗积炭能力的提高,而铼铂比的提高并不能改善催化剂抗金属聚结和抗中毒能力。     

Prism膜分离技术在加氢装置循环氢处理方面的应用

对Prism膜分离的机理做了简单的介绍，并就其在加氢装置循环氢处理的应用情况和存在的问题进行了分析。提高Prism膜分离的操作压力，有利于对氢气纯度也随着增加，而Prism膜对氢气的回收率却在下降。在实际的应用中，Prism膜分离使循环氢的氢气回收率达到了95％以上。     

钯膜反应器中乙苯脱氢反应的研究：I.实验研究

在乙苯脱氢反应中利用钯膜反应器对氢的渗透作用使反应生成的氢不断从反应区移出，提高了乙苯脱氢转化率和苯乙烯生成选择性。在分离侧吹扫气中混入氧气，可以达到反应与分离、脱氢反应的吸热与氢的氧化反应放热的耦合，有利于使转化率和选择性的提高和能量的合理利用。对膜反应器的反应性能进行了研究。     

钯膜反应器中乙苯脱氢反应的研究Ⅰ.实验研究

在乙苯脱氢反应中利用钯膜反应器对氢的渗透作用使反应生成的氢不断从反应区移出，提高了乙苯脱氢转化率和苯乙烯生成选择性。在分离侧吹扫气中混入氧气，可以达到反应与分离、脱氢反应的吸热与氢的氧化反应放热的耦合，有利于使转化率和选择性的提高和能量的合理利用。对膜反应器的反应性能进行了研究。     

无缝管线管材料的抗氢致裂纹影响

无缝管线管主要用于井口附近输送高压油气．随着硫化氢腐蚀问题的日益严重，抗硫无缝管线管的研制迫在眉睫，而抗硫性能的好坏是关键，探讨了影响抗氢致裂纹（HIC）性能的介质与材料因素，认为Cu、Ni的加入可以提高无缝管线管材料的HIC性能，降低铜中的S含量，经喷硅钙粉处理还可降低氢鼓泡的敏感性，