鈀膜作為一種透氫材料,因其具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及對氫氣的唯一選擇性,在氫氣純化和分離等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

基本定義

鈀膜

鈀合金可制成膜片(稱鈀膜)。鈀膜的厚度通常為0.1mm左右。

主要用途

主要于氫氣與雜質(zhì)的分離。

鈀膜原理

鈀膜純化氫的原理是,在300—500℃下,把待純化的氫通入鈀膜的一側(cè)時(shí),氫被吸附在鈀膜壁上,由于

鈀的4d電子層缺少兩個(gè)電子,它能與氫生成不穩(wěn)定的化學(xué)鍵(鈀與氫的這種反應(yīng)是可逆的),在鈀的作用下,氫被電離為質(zhì)子其半徑為1.5×1015m,而鈀的晶格常數(shù)為3.88×10-10m(20℃時(shí)),故可通過鈀膜,在鈀的作用下質(zhì)子又與電子結(jié)合并重新形成氫分子,從鈀膜的另一側(cè)逸出。在鈀膜表面,未被離解的氣體是不能透過的,故可利用鈀膜獲得高純氫。雖然鈀對氫有獨(dú)特的透過性能,但純鈀的機(jī)械性能差,高溫時(shí)易氧化,再結(jié)晶溫度低,易使鈀管變形和脆化,故不能用純鈀作透過膜。在鈀中添加適量的IB族和Ⅷ族元素,制成鈀合金,可改善鈀的機(jī)械性能。

目前應(yīng)用的鈀合金中,銀約占20—30%,其他成分(如金等)的含量<5%。氫透過鈀合金的速率與溫度、膜的厚度及滲透摸兩側(cè)的原料氫和純氫的壓力差(△P)有關(guān)。升高溫度,增大△P及減小膜的厚度,會使透氫速率增加。但溫度升高,將使?jié)B透膜的抗拉強(qiáng)度降低。因此,鈀管的使用溫度通常控制在450℃左右。

某些雜質(zhì)可導(dǎo)致鈀中毒,使透氣性能變壞,甚至可使膜遭到破壞。能引起鈀中毒的物質(zhì)有:汞、砷化物、鹵化物、油蒸氣、含硫和含氨物質(zhì)以及粉塵等。