高性能金属钯/陶瓷复合膜的制备与应用

金属钯膜在氢气分离以及涉氢反应过程中具有重要的应用前景。尽管国内外已经开展70年的研究工作，但文献报道的钯膜性能尚无法满足应用的要求。其技术关键和技术难点在于制备高透氢量、高透氢选择性和长期稳定的钯膜材料。近年来，大连化物所801组采用具有自主知识产权的创新方法，制备了高性能的金属钯/陶瓷复合膜材料，不仅透氢量高达70 m3/m2hbar，明显高于10 m3/m2hbar的技术经济指标，透氢选择性H2/N2大于10000，而且突破了制备重复性差和稳定性低的难关。此外还解决了金属钯/陶瓷复合膜与金属间的连接密封技术难题，为钯膜分离器和钯膜反应器的制造奠定了重要的基础。
   在氢气分离应用方面，分别完成了天然气重整气5000 h、H2/N2混合气5000 h、液态烃类重整气5000 h、甲醇重整气1000 h和氨分解气500 h的氢气分离稳定性试验。在钯膜反应器应用方面，成功开发了天然气低温重整制氢过程，在温度550 ℃，压力1.5 MPa，水碳比2.5条件下，可以获得96%的甲烷转化率和94%的氢气回收率，反应温度明显低于传统水蒸汽重整的850 ℃，顺利完成了2000 h稳定性试验。在金属钯复合膜的制备与应用方面，其成果已申请多项专利并获得授权，受到了国家863, 国家973，欧盟，中国石油和英国石油（BP）等的关注与资助。目前，801组正在努力攻关，积极推动高性能金属钯复合膜在制氢、氢分离和提纯等领域的商业化应用。