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氢能作为一种新能源,其综合利用得到了越来越多的研究。氢气的纯度是影响着氢能应用的关键因素,钯膜作为良好的氢气分离与纯化媒介,近年来得到了研究者和企业家的广泛关注。商业化的钯膜几乎都采用自支撑的钯合金膜,但其膜层较厚、氢通量低,成本高。针对上述问题,研究者提出钯复合膜的概念,即将金属钯附着于多孔材料表面,从而提高钯膜的氢通量以及降低膜成本。本工作从钯复合膜的低成本制备、稳定性研究以及钯复合膜产业化进程等方面入手,为钯复合膜的商业化应用提供技术支撑。 本研究针对价格低廉的大孔对称型陶瓷基体开发出一种新型修饰方法,控制基体成本,从而节约制膜成本。研究了表面修饰层是否去除以及修饰次数对修饰效果的影响。结果显示,在经二次修饰后的基体上制备的5μm钯膜,在500℃、1 bar下,氢通量为27.2 m3·m-2·h-1,H2/N2选择性为6500,说明膜具有较好的氢通量和选择性,间接说明该修饰工艺为钯复合膜的低成本制备提供了技术支持。钯膜的应用过程中不可避免的会考虑到膜的稳定性问题。本工作通过氢脆实验,验证膜的抗氢脆能力与粗糙度及附着力之间的关系,并筛选出合适的基体以制备适用于工业应用的钯复合膜;通过单气体法测试膜在不同温度下H2通量和N2泄漏量变化情况,从而分析膜在低温下的稳定情况,根据具体情况筛选出合适的使用温度。研究发现,随着基体表面粗糙度的增加,膜的附着力、抗氢脆能力皆成提高的趋势,同时在一定的温度和压力范围内,膜可以实现低温稳定工作。钯复合膜的商业化应用除上述问题之外,还离不开其放大生产。本工作从基体的修饰放大、钯复合膜的规模化制备、以及膜性能测试等方面着手研究。对修饰工艺进行等比例放大,修饰完的基体性能优异,泡点压力得到了较好的控制;优化了制膜工艺,制备出的钯膜性能优异,提高了制膜成功率。