支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氫氣純化技術(shù)領(lǐng)域，涉及鈀膜、鈀合金膜的制備方法，特別涉及支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著氫氧燃料電池、鋼鐵、半導(dǎo)體、微電子、石油化工等行業(yè)快速發(fā)展，高純氫氣的需求量迅猛增大，有力推動(dòng)了人們對(duì)高純氫氣生產(chǎn)和分離技術(shù)的研究。鈀及其合金膜基于其自身材料特性，具有優(yōu)良的氫滲透選擇性、良好的機(jī)械和熱穩(wěn)定性等一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了深入廣泛的研究。
[0003]目前，鈀膜純化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于純氫、高純氫的制備。鈀膜的商用化發(fā)展先后經(jīng)歷了純鈀膜到鈀合金膜過程。由于管狀鈀膜有比片狀鈀膜具有更高的比分離面積，有力利于提高膜組件的集成度，因此，膜的形狀也由最初的片狀發(fā)展成現(xiàn)在常用的管狀。
[0004]管狀鈀膜分為無支撐型和支撐型兩種。無支撐型管式鈀膜主要采用熔融澆鑄卷乳法制備，該法是將鈀或鈀合金原料按一定的比例混合均勻，在高溫下熔化澆鑄得到鑄錠，冷熱鍛壓制成管坯，再經(jīng)反復(fù)的冷轉(zhuǎn)扎和退火，直至得到所需厚度的薄壁管。無支撐型管式鈀膜的優(yōu)點(diǎn)在于性能穩(wěn)定、對(duì)氫的選擇性好，其缺點(diǎn)是力學(xué)強(qiáng)度差、透氫速率低、氫氣壓損大、使用成本高。上述缺點(diǎn)使得無支撐型管式鈀膜的應(yīng)用目前僅限于小流量、低壓力的高純氫氣純化技術(shù)領(lǐng)域。
[0005]支撐型管式鈀膜是指金屬鈀或其合金膜通過物理或化學(xué)方法負(fù)載在多孔管式支撐體表面，使兩者結(jié)為一體。支撐體通常選用管狀的多孔陶瓷、多孔不銹鋼、多孔玻璃等材料。支撐型管式鈀膜的制備方法主要有物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧熱解法、電鍍、化學(xué)鍍等。支撐型管式鈀膜由于采用金屬、陶瓷等材質(zhì)的多孔材料作支撐體，有效解決了鈀膜管力學(xué)強(qiáng)度差的問題。同時(shí)，通過上述制備方法所得的鈀膜或鈀合金膜的厚度較小，使得支撐型管式鈀膜還具有透氫速率大、氫氣壓損小、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)。采用前述方法制備的支撐型管式鈀膜的最大缺點(diǎn)在于鈀膜與支撐體之間的附著力較差，鈀膜極易發(fā)生脫落，嚴(yán)重影響了支撐型管式鈀膜的使用壽命。
[0006]針對(duì)上述問題，歐洲專利[EP1184125]提供了一種支撐型管式鈀膜的制備方法，選用打孔的鎳箔管為支撐體，通過擴(kuò)散焊接的方式將鈀膜與支撐體結(jié)合在一起。該方法解決了傳統(tǒng)方法制備鈀膜管所導(dǎo)致的低附著力問題，但擴(kuò)散焊的焊點(diǎn)較多，實(shí)施工藝復(fù)雜，技術(shù)難度較大，支撐體無法回收使用，制備周期長(zhǎng)且成品率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鈀膜管制備技術(shù)中的不足，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、制備周期短、制造成本低、支撐體可回收重復(fù)使用，以及高效、質(zhì)量可靠的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法。
[0008]本發(fā)明的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法技術(shù)方案，它包括下述步驟: A、選取多孔的管式支撐體，然后將鈀膜或鈀合金膜對(duì)管式支撐體表面進(jìn)行單層緊密貼實(shí)包覆，保留I?3_的重疊作為黏結(jié)層；
B、用無機(jī)膠黏劑對(duì)黏結(jié)層進(jìn)行粘接，使鈀膜或鈀合金膜形成一個(gè)完整的圓筒形支撐型管式鈀膜或鈀合金膜管；
C、將B步驟的支撐型管式鈀膜或鈀合金膜管置于烘箱中，然后使烘箱內(nèi)從室溫逐步升溫至80?150°C，再保溫2?5h后自然冷卻至室溫，使膠黏劑充分固化，從而得到支撐型管式鈀膜或鈀合金膜的制成品。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其管式支撐體為管壁為多孔的不銹鋼簿壁管，或多網(wǎng)眼孔的篩網(wǎng)制成的篩網(wǎng)管。
[0010]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其鈀膜或鈀合金膜為熔融澆鑄冷乳法制備的鈀膜或鈀合金膜。
[0011]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其不銹鋼簿壁管或篩網(wǎng)管的管外徑為2_20mm，管壁厚度為0.5_5mm，管長(zhǎng)為50?800mm ;所述的孔的平均通徑為5?lOOum。
[0012]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其鈀膜或鈀合金膜的厚度為10?10um0
[0013]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，所述的鈀膜為純鈀膜。
[0014]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，所述的鈀合金膜為鈀-銀合金膜，或鈀-銅合金膜，或鈀-金合金膜，或鈀-釔合金膜。
[0015]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其B步驟中無機(jī)膠黏劑為耐高溫的單組份無機(jī)膠黏劑，選自于單組份硅酸鹽或磷酸鹽類膠黏劑，其黏度為2000?8000mPa*s，該膠黏劑在300?500°C環(huán)境下的粘接強(qiáng)度大于3MPa。
[0016]所述的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，其C步驟中烘箱內(nèi)逐步升溫其升溫速率為1-5 °C /min。
[0017]本發(fā)明的顯著的有益效果在于:
1、本發(fā)明提供的一種支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法，既克服了傳統(tǒng)無支撐型鈀膜機(jī)械強(qiáng)度差、透氫速率低的缺點(diǎn)，又克服了傳統(tǒng)方法制備的支撐型管式鈀膜的鈀膜與支撐體之間附著力較差、鈀膜易發(fā)生脫落等缺點(diǎn)。
[0018]2、本發(fā)明采用耐高溫?zé)o機(jī)膠黏劑對(duì)鈀膜、鈀合金膜進(jìn)行黏結(jié)，該方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、具體實(shí)施方便、制備周期短、制造成本低、支撐體可回收重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是圖1的A-A剖視放大示意圖。
[0021]圖中標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:1 一管式支撐體，2 —鈀膜或鈀合金膜，3 —黏結(jié)層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為進(jìn)一步闡述本
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)和有益效果，將通過下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0023]實(shí)施例1:為本發(fā)的一種支撐型管式鈀膜、鈀合金膜的制備方法的基本實(shí)施例，它的步驟如下:
A、選取多孔的管式支撐體I，然后將鈀膜或鈀合金膜2對(duì)管式支撐體I表面進(jìn)行單層緊密貼實(shí)包覆，保留I?3mm的重疊作為黏結(jié)層3，超出重疊的多余部分裁剪除去；
B、用無機(jī)膠黏劑對(duì)黏結(jié)層3進(jìn)行粘接，使鈀膜或鈀合金膜2形成一個(gè)完整的圓筒形支撐型管式鈀膜或鈀合金膜管；
C、將B步驟的支撐型管式鈀膜或鈀合金膜管置于烘箱中，然后使烘箱內(nèi)從室溫逐步升溫至80?150°C，再保溫2?5h后自然冷卻至室溫，使膠黏劑充分固化，具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，從而得到支撐型管