氫能由于具有清潔、無毒和零污染等特點(diǎn)受到了世界各國的重點(diǎn)關(guān)注。傳統(tǒng)制氫技術(shù)（如:化石能源制氫）獲取的成品氫中均含有不同程度的雜質(zhì)氣體,如CO、N₂、CO₂和H₂S等,因此,如何將H₂分離出來是制取純氫的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。雖然鈀及其合金（如Pd-Ag/Cu/Au）已被成功研發(fā),但鈀資源稀缺且價(jià)格昂貴,亟待開發(fā)低成本、高滲氫性能的新型氫分離金屬膜材料。針對(duì)上述問題,全球各國學(xué)者將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了價(jià)格低廉且氫滲透性能更高的5B族金屬（Nb、V和Ta等）并進(jìn)行了大量研究。然而,上述金屬及其單相合金在滲氫過程中引發(fā)的氫脆問題十分嚴(yán)重。因此,圍繞5B族金屬開發(fā)同時(shí)具有抗氫脆和高滲氫性能的新型膜材料仍是當(dāng)今氫能源領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)方向之一。已有研究文獻(xiàn)結(jié)果表明,Nb-Ti-Co系被認(rèn)為是最具有取代鈀及其合金潛力的氫分離金屬膜材料,但由于該系合金完整相圖的缺失以及高溫平衡相數(shù)據(jù)的匱乏,到目前為止由雙相結(jié)構(gòu)構(gòu)成的“滲氫成分區(qū)域”在相圖中的位置仍不明確,該區(qū)域內(nèi)是否存在更高滲氫性能的合金成分也是未知的,亟待研究;另外,傳統(tǒng)電弧爐煉熔法... 

【文章來源】：桂林電子科技大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)軋制過程示意圖，(b)軋制制備的薄帶[34]

(a) 軋制過程示意圖，(b) 軋制制備的薄帶[種制備金屬薄帶的方法。熔體旋淬制經(jīng)加熱將固態(tài)金屬或合金熔化后，在外并在快速冷卻下形成均勻的非晶薄帶狀，同時(shí)，這種技術(shù)也為大規(guī)模制備氫。日本學(xué)者 Aoki 等[35,38]利用單輥熔體m 的 Nb20Ni40Ti4、Nb30Ni35Ti35及 Nb40

工藝制備的非晶薄帶轉(zhuǎn)化成晶態(tài)薄帶，同時(shí)消除因制備造成的組織缺陷等，有效地提高了氫分離膜的氫滲透性能，并改善了其氫脆問題。§1.2.3 金屬氫分離膜原理金屬膜屬于致密膜的一種，需在膜基體兩側(cè)鍍一層 Pd 或其合金，催化吸附在膜表面的氫分子，再經(jīng)金屬膜里面擴(kuò)散達(dá)到氫分離的目的。合金（純金屬）膜滲氫過程示意圖，如圖 1-3，具體過程分為七步[40]：1. 混合氣體中的氫氣分子自由運(yùn)動(dòng)到合金（純金屬）膜表面；2. 氫分子吸附在合金（純金屬）膜表面并在 Pd 的作用下解離成氫原子；3. 解離的氫原子溶解進(jìn)入基體合金中；4. 溶解在基體中的氫原子在外界條件下，在基體中由進(jìn)氣側(cè)向出氣側(cè)擴(kuò)散，并穿透合金（純金屬）膜；5. 擴(kuò)散到出氣側(cè)表面的氫原子反吸附；6. 脫附的氫原子在出氣側(cè)Pd表面重新組成為氫氣分子；7. Pd表面重新結(jié)合的氫分子從其表面脫附。經(jīng)過上述七步，我們可以發(fā)現(xiàn)合金（純金屬）膜在分離氫氣的過程只允許氫的通過，因此分離得到的氫氣純度非常高，這也是合金（純金屬）氫分離膜的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】：
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