[发明专利]支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢气纯化技术领域，涉及钯膜、钯合金膜的制备方法，特别涉及支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着氢氧燃料电池、钢铁、半导体、微电子、石油化工等行业快速发展，高纯氢气的需求量迅猛增大，有力推动了人们对高纯氢气生产和分离技术的研究。钯及其合金膜基于其自身材料特性，具有优良的氢渗透选择性、良好的机械和热稳定性等一系列优点，受到了深入广泛的研究。

目前，钯膜纯化技术已广泛应用于纯氢、高纯氢的制备。钯膜的商用化发展先后经历了纯钯膜到钯合金膜过程。由于管状钯膜有比片状钯膜具有更高的比分离面积，有力利于提高膜组件的集成度，因此，膜的形状也由最初的片状发展成现在常用的管状。

管状钯膜分为无支撑型和支撑型两种。无支撑型管式钯膜主要采用熔融浇铸卷轧法制备，该法是将钯或钯合金原料按一定的比例混合均匀，在高温下熔化浇铸得到铸锭，冷热锻压制成管坯，再经反复的冷转扎和退火，直至得到所需厚度的薄壁管。无支撑型管式钯膜的优点在于性能稳定、对氢的选择性好，其缺点是力学强度差、透氢速率低、氢气压损大、使用成本高。上述缺点使得无支撑型管式钯膜的应用目前仅限于小流量、低压力的高纯氢气纯化技术领域。

支撑型管式钯膜是指金属钯或其合金膜通过物理或化学方法负载在多孔管式支撑体表面，使两者结为一体。支撑体通常选用管状的多孔陶瓷、多孔不锈钢、多孔玻璃等材料。支撑型管式钯膜的制备方法主要有物理气相沉积法、化学气相沉积法、喷雾热解法、电镀、化学镀等。支撑型管式钯膜由于采用金属、陶瓷等材质的多孔材料作支撑体，有效解决了钯膜管力学强度差的问题。同时，通过上述制备方法所得的钯膜或钯合金膜的厚度较小，使得支撑型管式钯膜还具有透氢速率大、氢气压损小、使用成本低等优点。采用前述方法制备的支撑型管式钯膜的最大缺点在于钯膜与支撑体之间的附着力较差，钯膜极易发生脱落，严重影响了支撑型管式钯膜的使用寿命。

针对上述问题，欧洲专利[EP1184125]提供了一种支撑型管式钯膜的制备方法，选用打孔的镍箔管为支撑体，通过扩散焊接的方式将钯膜与支撑体结合在一起。该方法解决了传统方法制备钯膜管所导致的低附着力问题，但扩散焊的焊点较多，实施工艺复杂，技术难度较大，支撑体无法回收使用，制备周期长且成品率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有钯膜管制备技术中的不足，提供一种制备工艺简单、实施方便、制备周期短、制造成本低、支撑体可回收重复使用，以及高效、质量可靠的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法。

本发明的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法技术方案，它包括下述步骤：

A、选取多孔的管式支撑体，然后将钯膜或钯合金膜对管式支撑体表面进行单层紧密贴实包覆，保留1～3mm的重叠作为黏结层；

B、用无机胶黏剂对黏结层进行粘接，使钯膜或钯合金膜形成一个完整的圆筒形支撑型管式钯膜或钯合金膜管；

C、将B步骤的支撑型管式钯膜或钯合金膜管置于烘箱中，然后使烘箱内从室温逐步升温至80～150℃，再保温2～5h后自然冷却至室温，使胶黏剂充分固化，从而得到支撑型管式钯膜或钯合金膜的制成品。

进一步的技术方案是：

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其管式支撑体为管壁为多孔的不锈钢簿壁管，或多网眼孔的筛网制成的筛网管。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其钯膜或钯合金膜为熔融浇铸冷轧法制备的钯膜或钯合金膜。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其不锈钢簿壁管或筛网管的管外径为2-20mm，管壁厚度为0.5-5mm，管长为50～800mm；所述的孔的平均通径为5～100um。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其钯膜或钯合金膜的厚度为10～100um。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，所述的钯膜为纯钯膜。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，所述的钯合金膜为钯-银合金膜，或钯-铜合金膜，或钯-金合金膜，或钯-钇合金膜。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其B步骤中无机胶黏剂为耐高温的单组份无机胶黏剂，选自于单组份硅酸盐或磷酸盐类胶黏剂，其黏度为2000～8000mPa·s，该胶黏剂在300～500℃环境下的粘接强度大于3MPa。

所述的支撑型管式钯膜、钯合金膜的制备方法，其C步骤中烘箱内逐步升温其升温速率为1-5℃/min。

本发明的显著的有益效果在于：