复合钯膜的低成本制备及性能表征文献综述

 2021-10-14 20:51:30

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文 献 综 述钯复合膜的低成本制备及性能表征1 研究背景 随着社会工业化的高速发展，化石能源被过度开发，能源危机和温室效应等环境问题逐渐显现，开发清洁高效的新能源就显得尤为迫切。

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为二十一世纪最具发展潜力的能源，氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。

尤其是近年来，燃料电池技术的大规模发展及其诱人的应用前景[1]。

与此同时，氢的制备、氢的分离与纯化、氢的储存和运输等引起了人们的大量关注，由于传统工艺制氢过程中往往产生许多副产物，而氢的大部分应用领域对氢的纯度都有很高的要求，因此，氢的分离与纯化成为关系氢能成本与应用的关键环节，低耗和方便的分离方法成为巨大的挑战。

氢的分离方法主要有变压吸附法，深冷分离法和膜分离法，其中膜分离法是根据膜对特定气体的选择透过性实现气体的分离，其原理为在压力驱动下，借助于气体中各组分在膜表面上的吸附能力或在膜内溶解扩散上的差异，通过膜的选择渗透作用将气体分离得到目的气体，具有无变相，投资省、能耗低、占地少，而且设备简单，操作方便，运行可靠性高等特点。

气体分离膜按材料可分为有机膜和无机膜两种[2]，可用于氢气分离的有机膜有聚砜、聚酰胺、醋酸纤维等[3,4]；大多数有机膜都存在渗透性和选择性相反的关系，即渗透性高，则选择性就低；选择性高的，则渗透性就不高。

无机膜具有化学和热稳定好，能够在高温、苛刻的环境中工作等优点。

其中钯及其合金膜由于透氢性好和耐高温，它们既可用作氢气分离和纯化器，又可以用作脱氢、制氢反应器；一方面实现了反应和分离的一体化；另一方面，膜反应器及时地把产物氢气分离出去，可以打破反应平衡限制，提高转化率。

通常认为，氢气透过钯膜基于溶解扩散机理。

钯膜透氢步骤：（1）氢分子在钯膜表面解离为氢原子；（2）氢原子溶解并进入钯膜内部；（3）在压力作用下，氢原子在钯膜内定向移动；（4）氢原子从钯膜渗透侧析出；（5）表面氢原子结合为氢分子并离开膜表面。

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