鈀膜管的工作原理和應用領域

1.發展歷程

氫能、色譜分析、電子、冶金、石化、光伏等許多行業都需要高純度的氫氣。在各種氫分離工藝中，膜分離法因設備小巧、操作簡單、能耗低、噪音低等而具有獨特的優勢。在各種透氫膜材料中，鈀膜管因透氫性好、耐高溫、產氫純度高而最為突出，用于超高純氫的生產已有五十多年歷史。早期的這種鈀管經軋制而成，為維持其機械強度，膜厚度一般在50-100 mm，導致其透氫速率低、制備成本高。相對于傳統的軋制鈀管，負載于多孔陶瓷或不銹鋼上的鈀膜管厚度更薄(＜10 mm)，具有強度高、滲透率高、易放大等諸多優點。

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2.工作原理

氫氣及其同位素可以很容易地透過鈀膜管，而其它任何氣體均被截留，因此鈀膜管可用于氫氣純化。氫氣透過鈀膜管的方式遵循溶解—擴散機理：

1) 氫氣先在鈀膜管表面進行化學吸附并解離成氫原子；

2) 氫原子溶解于鈀膜管，進入鈀或鈀合金的金屬原子晶格間隙；

3) 氫原子從鈀膜管的一側擴散到另一側；

4) 氫原子從鈀膜管表面析出并重新結合成氫氣分子。

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3.應用領域

鈀膜管的主要應用形式為膜分離器及膜反應器。前者通常是將鈀膜管直接作為一個分離單元，用于分離提純氫氣，應用性廣，操作性強，特別適用于需求超高純氫場合。后者是將氫氣分離與涉氫反應（加氫、脫氫反應、制氫-加氫耦合反應）這兩個操作過程組合在一個單元內進行，通過膜不斷地移走氫氣，打破熱力學平衡限制，提高反應的轉化率及產率。