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鈀膜氫氣滲透的過程是什么?

 鈀膜具有高氫滲透率和氫滲透性選擇性,良好的化學和熱穩定性,一直是膜技術領域的研究熱點。文章回顧了鈀膜的滲氫原理、鈀膜的制備方法和鈀膜反應器的研究進展。重點介紹了鈀膜反應器在加氫、脫氫及其他反應中的應用,并展望了鈀膜反應器的發展趨勢。

  目前適用的鈀膜合金中,銀約占20%至30%,其他成分(如金等)的含量不到5%。氫氣通過钚合金的速度與溫度、膜的厚度以及兩側原料氫和純素的壓差(P)有關。提高溫度,增加P,減少膜的厚度,氫氣滲透率就會提高。但是,隨著溫度的提高,滲透膜的拉伸強度會降低。因此,鎢管的使用溫度通??刂圃?50左右。

  鈀膜氫氣滲透的過程是什么?

  氫氣通常被認為通過钚膜溶解,遵循擴散機制,包括以下五個階段:

  (1)氫分子在鈀膜表面化學吸附分解。

  (2)表面氫原子溶于鈀膜。

  (3)氫原子從鈀膜的一側擴散到另一側。

  (4)氫原子從鈀膜中析出,呈現化學吸附狀態。

  (5)表面氫原子化合成和脫粘氫分子。

  氫鈀原理

  眾所周知,氫氣與鈀接觸時會形成氫化鈀。氫原子溶解在鈀膜上后可以形成氫化鈀的固體溶液,氫氣在這種固體溶液中流動性高,因此容易在鈀之間擴散。

  氫鈀的應用

  除氫及其同位素外,任何氣體都不能通過鎢膜。因此,钚膜更多地用于提純氫氣,產生高純凈素和超純凈素。

  注意事項

  純鎢的機械性能不好,溫度低于300度,氫氣壓力迅速升高的情況下,存在氫氣脆性問題。鈀膜與氫氣接觸后,氫氣溶解在鈀金屬中,首先形成氫化鈀。溫度低的話,氫化鎢進一步形成,H/Pd比率迅速提高,會導致鈀金屬的膨脹、晶格電位和應力,應力過大的話,膜會脆裂。為了控制H/Pd比率的快速增長,一個是提高溫度或降低氫氣壓力,以避免氫化鎢的形成。此外,在鈀膜上開始工作時,氫原料的氣體加壓速度太快,H/Pd比率會迅速增加,導致鈀過度膨脹和氫脆。與純钚膜相比,钚合金膜的H/Pd比率受到了很大的抑制,氫脆性問題得到了解決。

  鎢膜的使用溫度一般為攝氏300 ~ 500度,高溫有助于提高氫滲透率,但也會縮短膜的壽命,引起鎢膜與金屬結合、焊料之間擴散等多種問題。鈀膜不能長時間高溫氧化。氫氣原料氣體中的一些雜質會引起钚中毒,降低氫滲透性,甚至損害膜??赡軐е骂兄卸镜奈镔|有汞、砷、鹵化物、油蒸汽、含硫和磷物質、灰塵等。


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