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鈀擴(kuò)散在其氫氣純化器上的應(yīng)用
閱讀：1547 發(fā)布時(shí)間：2018-3-21山東聊城科威化工儀器有限公司
鈀擴(kuò)散提取超純氫由山東聊城科威化工儀器有限公司研制成功，并得到廣泛應(yīng)用，氫氣純度高達(dá)99.9999％以上，在大專院校、科研單位、電子、材料學(xué)、航空航天、環(huán)保、化驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)室、分析室、色譜儀、硅外延、橡膠、氚氣的提純方面得到廣泛應(yīng)用，有利推動(dòng)國(guó)家的發(fā)展和科技的進(jìn)步。
透氫材料中在工業(yè)上得到大量實(shí)際應(yīng)用的是鈀合金。英國(guó)人格雷厄姆(T.Graham)于1866年在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)鈀具有很高的吸氫能力。金屬鈀吸收的氫zui多可達(dá)本身體積的2800倍，在溫度為 300℃以上真空中，可把吸收的氫放出。鈀及其合金的透氫功能就是由此特性決定的。純鈀由于吸氫后變形，因而未能得到應(yīng)用。1956年美國(guó)人亨特（J.B.Hunter）制成鈀銀合金，解決了變形問(wèn)題，于是出現(xiàn)了使用氫擴(kuò)散透過(guò)鈀合金制取超純氫的技術(shù)。以后，日本人山本勇三和後藤良亮等人制成鈀銀金多元合金，用這種合金制造了超純氫凈化裝置。英國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)、蘇聯(lián)和中國(guó)等國(guó)家也先后研制出鈀合金材料并制造了超純氫凈化裝置。
鈀同銀、金、釕、釔、釤、鏑等制成的合金不僅提高了鈀的強(qiáng)度，而且還能增強(qiáng)它的透氫性能。實(shí)用的鈀合金透氫材料有：純鈀和鈀銀合金，多用作小型純氫源的超純氫發(fā)生器的陰極材料。鈀銀、鈀銀金，以及在鈀銀金中加入鉑、釕、銠、鐵、鎳的合金，多用于高溫?zé)釘U(kuò)散的氫凈化裝置。含有稀土元素釔或釤等的二元合金，透氫能力和硬度均高，很有發(fā)展前途，但因抗氧化性和焊接性能差，尚未在工業(yè)中應(yīng)用。另外,鎳和15-24鎳金合金雖可透過(guò)少量氫氣,但因工作溫度高（700℃以上），而且透氫速率低，在工業(yè)中也很少應(yīng)用。
制取純氫的過(guò)程是：首先將凈化裝置系統(tǒng)抽空，清除管道系統(tǒng)和裝置內(nèi)部的氣體雜質(zhì)。同時(shí)加熱鈀凈化爐，達(dá)到300℃后停止抽真空，關(guān)閉真空閥和連通閥，打開原氫閥門，引入的原氫（具有高的壓力）透過(guò)鈀合金壁進(jìn)入內(nèi)表面（即純氫側(cè)），通過(guò)純氫流量計(jì)流出。其他氣體（氧、氮等）仍留在原氫側(cè)。原氫流從鈀凈化爐上部往下流動(dòng)，雜質(zhì)氣體不斷富集，從廢氫出口排出。氫透過(guò)鈀合金時(shí)的透氫速率與原氫側(cè)和純氫側(cè)之間的壓力差的平方根成正比，與加熱溫度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，與鈀合金的厚度成反比。為延長(zhǎng)鈀合金的使用壽命，加熱溫度一般在不大于400℃。氫氣壓力差不應(yīng)過(guò)高,常為0.3～0.8MPa。被凈化的原氫中含有一氧化碳和不飽和的烴類，容易使鈀合金中毒。因這些物質(zhì)中的碳滲入鈀合金后，在低溫時(shí)以石墨狀態(tài)析出，會(huì)使鈀合金變脆，降低它的透氣性能。硫和鹵族元素也是有害物質(zhì)。加熱溫度如低于310℃,鈀合金將吸收大量的氫,發(fā)生部分α─→β相轉(zhuǎn)變（若純鈀則全部轉(zhuǎn)變?yōu)?beta;相），使合金體積增大11%左右，容易使鈀合金產(chǎn)生裂紋而破裂，所以低溫時(shí)應(yīng)避免氫與鈀合金接觸。