[发明专利]一种超纯氢气纯化吸附剂材料及应用

说明书

本发明涉及一种超纯氢气纯化吸附剂材料，能用于脱除氢气中的CO和N₂等ppm级杂质，将这些杂质浓度均降到1ppb以下，满足半导体及LED生产等电子行业对超纯氢(>8‑9N)的需求。该吸附剂材料可反复再生，使用寿命长，成本低廉，适合用于规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及一种超纯氢气纯化吸附剂材料。将氢气中的CO和N₂等ppm级杂质脱除到1ppb以下，满足半导体及LED生产等电子行业对超纯氢的需求。

背景技术

近年来，氢气作为一种洁净高效的二次能源载体，具有清洁、无污染、效率高、应用形式多等诸多优点，而且能够缓解当前化石能源所带来的环境污染和温室效应等重大问题，因此，氢能作为二十一世纪最具发展潜力的能源载体得到了广泛认可。目前，工业氢气首先通过天然气、煤和轻烃生产含氢混合气体(75～80％H₂)，随后通过深冷分离或变压吸附分离，氢气进行提纯，然而深冷分离和变压吸附分离技术均具有能耗高和装置投资大的缺点，而且很难得到纯度在99.999％以上的氢气。

电子信息、半导体、LED(Light Emitting Diode)照明和光伏发电产业的迅猛发展，促进了对超纯氢气(纯度>99.9999％)的强烈需求。然而，现有超纯氢气的生产几乎全部采用昂贵的金属钯管纯化技术，由于应用强度的要求，金属钯管的厚度至少要100-200微米，这不仅消耗大量的贵金属钯，而且使得其透氢量很低，其装置投资极其昂贵、分离能耗很高，制氢成本和制氢规模无法满足未来规模化应用的需求。此外，多晶硅是电子信息和光伏发电产业的基础材料，它的质量直接关系到终端产品的性能，而目前生产多晶硅所用的超纯氢气(99.9999％)几乎全部来源于昂贵的水电解工艺，因为只有水电解氢气才可以通过催化吸附技术深度脱除H₂O和O₂，从而满足多晶硅生产的要求。显而易见，无论是通过金属钯管进行纯化，还是采用水电解氢通过催化吸附纯化，其装置投资和生产成本都是极其昂贵的。

本发明提供了一种超纯氢气纯化吸附剂材料。采用两段吸附工序，先后除去CO和N₂和ppm级杂质，将这些杂质浓度均降到1ppb以下，满足半导体及LED生产等电子行业对超纯氢(>8-9N)的需求。该吸附材料可反复再生，使用寿命长，成本低廉，适合用于规模化工业生产。

发明内容

本发明涉及一种超纯氢气纯化吸附剂材料，采用两段段吸附工序，先后除去CO和N₂等ppm级杂质，将这些杂质浓度均降到1ppb以下。

本发明采用的具体技术方案为：

(1)两段吸附工序，先后除去CO和N₂等ppm级杂质，吸附工序交替吸附和再生。

(2)第一段吸附工序除去CO,第二段吸附工序除去N₂。

(3)CO吸附为常温过程，吸附剂为负载Ni催化剂或负载Mn催化剂。

(4)N₂吸附为加热过程，温度为300-600℃，吸附剂材料为TiZrMnO_x基复合氧化物。

有益效果：

(1)能同时将CO和N₂等ppm级杂质浓度均降到1ppb以下，满足半导体及LED生产等电子行业对超纯氢(>8-9N)的需求。

(2)吸附剂材料可反复再生，使用寿命长而且成本低廉。

具体实施方式

实施例1

Ni/Al₂O₃制备过程：