作者:孙丹宁 来源: 中国科学报 发布时间:2023-12-11
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中国科学院大连化学物理研究所
新技术让钯复合膜缺陷实现“自修复”

 

本报讯(见习记者孙丹宁)中国科学院大连化学物理研究所研究员李慧等开发出一种钯复合膜缺陷“自修复”技术,能够实现膜管表面缺陷的“自动愈合”。相关研究成果近日发表于《先进膜材料》。

钯是一种有光泽的银白色金属,延展性非常好,其在地壳中的含量极低,是比黄金还要稀有的金属。金属钯膜对氢及其同位素气体有着优异的渗透性和选择性,但除氢气以外的其他气体均无法透过钯膜,因此,钯膜可用于氢气的分离与纯化,具有小型紧凑和纯度高等优点,在电子信息行业超纯氢纯化以及燃料电池氢源利用等方面具有重要应用前景。

传统纯钯膜通常厚度在50微米以上,这使得其透氢量以及生产成本都不理想。采用多孔不锈钢或陶瓷支撑的负载型钯膜厚度可以达到几微米,成本降低至1/10,能够满足规模应用的需求。但伴随而来的是钯复合膜上可能存在少量针孔,不再对氢气具有唯一选择性,影响氢气提取的纯度和质量。因此,开发合适的缺陷修饰技术是提高钯膜质量的关键。

研究团队开发了一种新的钯复合膜缺陷修饰技术,即高压氯化钯溶液渗透修饰方法。科研人员利用PdCl2与不锈钢支撑管中Fe、Cr、Ni的置换反应,使修复能够精准地发生在缺陷处,在表面形成一层“倒刺”状钯层,具有增大钯膜比表面积的作用。研究发现,采用该技术修复后的膜能够在氢气、一氧化碳、二氧化碳混合气体稳定性测试中保持300小时,并且将此前75%的氢气纯度提升到99.99%。

该研究为钯复合膜缺陷修饰及废管修复提供了新思路。此外,该技术有望应用到工业氢提纯中,得到纯度要求不高的产品氢。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.advmem.2023.100077

《中国科学报》 (2023-12-11 第3版 综合)
 
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