來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》第3版 綜合
發(fā)布時(shí)間：2023-12-11
本報(bào)訊（見(jiàn)習(xí)記者孫丹寧）中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李慧等開發(fā)出一種鈀復(fù)合膜缺陷“自修復(fù)”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)膜管表面缺陷的“自動(dòng)愈合”。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進(jìn)膜材料》。
鈀是一種有光澤的銀白色金屬，延展性非常好，其在地殼中的含量極低，是比黃金還要稀有的金屬。金屬鈀膜對(duì)氫及其同位素氣體有著優(yōu)異的滲透性和選擇性，但除氫氣以外的其他氣體均無(wú)法透過(guò)鈀膜，因此，鈀膜可用于氫氣的分離與純化，具有小型緊湊和純度高等優(yōu)點(diǎn)，在電子信息行業(yè)超純氫純化以及燃料電池氫源利用等方面具有重要應(yīng)用前景。
傳統(tǒng)純鈀膜通常厚度在50微米以上，這使得其透氫量以及生產(chǎn)成本都不理想。采用多孔不銹鋼或陶瓷支撐的負(fù)載型鈀膜厚度可以達(dá)到幾微米，成本降低至1/10，能夠滿足規(guī)模應(yīng)用的需求。但伴隨而來(lái)的是鈀復(fù)合膜上可能存在少量針孔，不再對(duì)氫氣具有唯一選擇性，影響氫氣提取的純度和質(zhì)量。因此，開發(fā)合適的缺陷修飾技術(shù)是提高鈀膜質(zhì)量的關(guān)鍵。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的鈀復(fù)合膜缺陷修飾技術(shù)，即高壓氯化鈀溶液滲透修飾方法。科研人員利用PdCl2與不銹鋼支撐管中Fe、Cr、Ni的置換反應(yīng)，使修復(fù)能夠精準(zhǔn)地發(fā)生在缺陷處，在表面形成一層“倒刺”狀鈀層，具有增大鈀膜比表面積的作用。研究發(fā)現(xiàn)，采用該技術(shù)修復(fù)后的膜能夠在氫氣、一氧化碳、二氧化碳混合氣體穩(wěn)定性測(cè)試中保持300小時(shí)，并且將此前75%的氫氣純度提升到99.99%。
該研究為鈀復(fù)合膜缺陷修飾及廢管修復(fù)提供了新思路。此外，該技術(shù)有望應(yīng)用到工業(yè)氫提純中，得到純度要求不高的產(chǎn)品氫。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.advmem.2023.100077
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