PdY8．5Ru0．19合金吸放氢氘特性

在25℃～100℃的温度范围内,测定了PdY8.5Ru0.19合金吸放氢、氘的P-C-T曲线.与纯钯相比,合金的P-C-T曲线坪区变窄,坪压降低,有显著的同位素效应,但迟滞效应较小.合金吸放氢氘的P-C-T曲线可拟合成p=A(er/B-1)形式.吸氘热焓为-13.9 kJ/mol·D2,熵变为-9.4 J/mol K·D2.进行了25℃下合金吸氢、氘速率的测量,合金吸氢、氘速率常数分别为KH=2.39×10-4 mol·s-1,KD=1.16×10-4 mol·s-1.而且合金的氢化过程用渐进转化模型描述.     

形态对钯-氢体系热力学性质的影响

基于实验测定海绵Pd颗粒在278K-323K范围内吸放H2，D2的P-C-T曲线．结合文献给出的其它形态的Pd吸放氢结果进行系统比较分析．探讨了形态对钯-氢体系热力学性质的宏观影响和微观本质。在室温附近，氢的饱和固溶度与坪压随Pd的粒度减小而增加；Pd的形态或粒度对氢的饱和固溶度和吸氧坪压的影响程度刚随温度升高而减小，而且坪压之间的差别在温度较高时不再明显甚至消失。吸氘坪压差别大，解吸坪压差别小。Pd—H体系中α→β的相变热焓、热熵（绝计值)随粒度减小而减小，单晶Pd相应热力学函数最小。海绵Pd颗粒中的压力迟滞效应最明显．材料本底缺陷密度决定不同形态Pd-H体系的压力迟滞效应的大小。     

钯合金膜分离器级联氢同位素分离研究

提出了一种基于钯合金膜分离器串联(PMSCS)的氢同位素分离系统的初步设计,建立了评估该分离方法分离效果的数学模型,根据此模型和前期关于分离器分离系数的测定结果,估算了多级氢同位素分离系统分离级数与分离产品气、尾气中氘和氕之间的关系.结果表明,分离系统所串联的分离级数量越大分离效果越好.对于一个5级串联分离系统(单级分离器分离系数q=1.8),当以50%H-50%D混合气体为原料气时,若产品气的提取比例为40%,产品气中的D含量将达到约92%,产品气得到了充分富集;若尾气的提取比例为40%,尾气中的氢含量将达到约99.95%,尾气中的氘得到了充分的贫化.与低温蒸馏、热循环吸附分离和钯合金膜分离器级联分离比较,钯合金膜分离器串联系统具有结构简单、氚的贮留量小等优点,适用于氢同位素混合气体的分批次操作分离.     

钯钇合金膜分离器的氕氘分离系数测定

文章设计钯钇合金膜氢同位素分离器，并系统研究分离系数与温度、分流比、气体流速等因素间的关系。研究结果表明：分离系数随温度的增加而下降，在573～723K范围内，对于66.2%H2-33.8%D₂气体，当进料流速为5L/min、分流比为0.1时，分离系数由2.09下降至1.85；而当分流比为0.2时，分离系数由1.74下降至1.52。随着分流比的增大，分离系数逐渐降低。在573K下，进料流量为5L/min时，对于15.0%H2-85.0%D₂，当分流比由0.050增大至0.534时，分离系数由2.43降低至1.35；对于66.2%H2-33.8%D₂，当分流比由0.050上升至0.688时，分离系数由2.87下降至1.30。对于一定的分离过程，原料气体流速存在最佳值，达到该值时，分离系数最大。     

载钯硅藻土制备及吸/放氢性能分析

采用(NH4)2Pd(NO3)4浸渍-热分解法制备了钯含量为44.5%±0.1%的载钯硅藻土(Pd/K)颗粒,对材料进行了BET、XRD、X荧光、冷热循环分析,测定了常温下的吸/放氢(氘)等温线。结果表明,Pd/K经多次吸/放循环后有轻微的粉化;随循环次数的增加,粒径分布趋于稳定。与纯钯相比,吸/放氢(氘)等温线呈现坪台压力上升,坪斜增加,吸氢容量减小的特点;同一温度下,氕的滞后效应明显大于氘;温度升高,滞后效应减小。     

钯合金膜分离器级串氢同位素分离

基于钯合金膜分离系数测定的实验结果,设计了单级钯合金膜氢同位素分离器,测试了分离器对H-D混合气体的分离系数,建立了该分离器在理想级串下达到一定分离要求所需的分离级数和分离膜面积,以及分离过程中氢同位素丰度变化的计算模型。结果表明,在673K,分流比为0.1时,该分离器对54.3%H2-45.7?的分离系数为1.54;单级分离器的分离系数是级串分离系统级数的决定性指标,提高单级分离器的分离系数可以减少分离系统的级数,提高分离系统的效率。     

高流速下钯上氢氘的排代研究

在钯氘化物上进行了高流速下氢氘的排代实验。结果表明，氘的排代效率随排代时间的增大而增加；与低压、低流速相比，高流速下排代压力的增加部分弥补了流速增大对氢氘交换速率的影响，因此仍可以得到较高的氘回收率。     

三氧化二铝PLOT柱气相色谱法分离氢同位素自旋异构体

氢同位素核自旋异构体正-仲态比例影响氢同位素的低温物性,有必要对其比例进行测定。本文利用活性三氧化二铝多孔层开管(Porous Layer Open Tubular,PLOT)柱实现了正-仲氢同位素(氕、氘)的基线分离,发展了一种可在液氮温度下测定同核分子正-仲态比例的色谱分析技术。研究结果表明,与传统三氧化二铝填充柱相比,高效PLOT柱实现了正、仲氕(o-H_2、p-H_2)以及正、仲氘(o-D2、p-D2)的基线分离(分离度R_s大于1.5),当流量为5 m L·min-1时,分离度R_s(p-H_2,o-H_2)=6.9,R_s(o-D2,p-D2)=1.8。正仲态分离度与进样量、流量均有关系。根据峰面积的积分结果,常温(298 K)下正、仲氕比例为2.77:1,正、仲氘比例为1.78:1,与理论测算值基本符合。HD与o-H_2实现了部分分离,R_s(o-H_2,HD)=0.5,根据理论预测,实现HD与o-H_2的基线分离(R_s达到1.5),理论塔板数需要达到3.9×105。     

氢同位素气体的新型动力学吸附模型

将氢同位素气体在多孔吸附剂表面上的吸附脱附过程假设为简单对峙反应,提出了一个适用于体积法计算气体动力学吸附速率常数的数学模型。模型可考察温度与初始压力对动力学吸附速率的影响,且能较好地计算不同压力下氢气与氘气在微孔分子筛4A,5A,Y,10X与介孔分子筛CMK-3,SBA-15上的动力学吸附速率常数。当分子筛孔径为0.5 nm时动力学吸附选择性最大,可高达2.48。介孔分子筛的动力学吸附选择性则较小,表明大孔径的吸附剂不利于氢同位素气体混合物的分离。