專利名稱：一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈀-銀合金膜，特指一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，氫能源具有許多優(yōu)點(diǎn)，如氫熱值高、點(diǎn)燃快，燃燒性能好、燃點(diǎn)高、燃燒速度快。氫本身是無毒的，和大氣中的氧燃燒或反應(yīng)后，只生成水，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔；氫能夠儲(chǔ)存，方便于運(yùn)輸，而且它可以匹配和兼容大多數(shù)能源設(shè)備；氫能與礦能源不同的最大特點(diǎn)是它的可再生特點(diǎn)，現(xiàn)在的大城市中，汽車是能耗較大的一類，而氫能可以通過一定途徑方便地轉(zhuǎn)化成為電能或者車用能源，而且它具有較高的能源利用率；氫能是綠色的能源，如果應(yīng)用于車用能源，它將是未來解決城市大氣污染的最重要途徑；目前，世界上大約95%的氫氣是通過碳?xì)浠衔锏恼羝D(zhuǎn)化制得的，此工藝具有很大的缺陷耗 能大，投資高，工藝復(fù)雜；而且制氫途徑在回收上也有很大的不足，它還未具備無缺陷的合適的回收方法，在生產(chǎn)過程中，往往伴隨大量污染氣體的排放；膜分離技術(shù)因?yàn)槠渚邆渫顿Y小，設(shè)備輕小、能量損耗小、維護(hù)方便、制備工序簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已成為世界各國(guó)在氫氣分離高技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)；在目前的研究工作中，鈀-銀合金膜受到了極大重視，這是因?yàn)樗哂休^好的氫滲透性能，并且與其他金屬不同，它耐高溫，所以它既可用來氫氣的提純與分離，又可以用作脫氫、制氫的反應(yīng)器；在一定程度上，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)與分離的一體化；此夕卜，反應(yīng)中合金膜可以將生產(chǎn)出來的氫氣分離出去，這樣就使化學(xué)平衡不停變化，向著有利反應(yīng)的方向進(jìn)行。目前制備鈀-銀合金膜技術(shù)主要有物理氣相沉積、真空濺射、化學(xué)氣相沉積、電鍍和化學(xué)鍍等，但是上述方法均各自存在一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，而且一般都是將鈀-銀合金膜沉積在多孔陶瓷載體上，這種鈀-銀合金/陶瓷復(fù)合膜很容易在金屬/陶瓷界面上由于金屬與陶瓷的熱物理性能不同而在熱循環(huán)過程中產(chǎn)生剪切應(yīng)力，從而使得復(fù)合膜失效。

發(fā)明內(nèi)容
為解決鈀-銀合金/陶瓷復(fù)合膜技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及其修復(fù)方法。一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法，其特征在于包括冷軋法制備超薄鈀-銀合金膜步驟和化學(xué)鍍修復(fù)步驟，所述的冷軋法制備超薄鈀-銀合金膜步驟為采用二輥式冷軋機(jī)將鈀-銀箔反復(fù)軋制直至獲得厚度為2 Mffl的冷軋超薄鈀-銀合金膜，為了消除加工硬化，每軋制三次后需進(jìn)行退火處理；經(jīng)冷軋所獲得的超薄鈀-銀合金膜不可避免地存在一些針孔或微裂紋等缺陷，因此必須對(duì)其進(jìn)行修復(fù)才能用于氫分離與提純，所述冷軋超薄鈀-銀合金膜的化學(xué)鍍修復(fù)步驟為將冷軋超薄鈀-銀合金膜置于鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍，鍍液的成分及濃度如下Pdcl2，2g/L ；NH4OH, 340mL/L ；2Na. EDTA, 30g/L ；N2H4, lOmL/L,化學(xué)鍍溫度為36°C 73°C，化學(xué)鍍時(shí)間為4小時(shí)，在整個(gè)化學(xué)鍍過程中，通過添加鹽酸或氫氧化鈉來調(diào)解pH并使之保持在8。
所述的退火處理在氬氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行，1200°C保溫2小時(shí)。所述的鈀-銀箔中銀含量按照原子百分?jǐn)?shù)計(jì)算為25%，厚度為50 Mm。本發(fā)明所述的冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及其修復(fù)方法的有益效果主要體現(xiàn)在(I)所述冷軋超薄鈀-銀合金膜經(jīng)化學(xué)鍍修復(fù)后無缺陷，氫滲透率和選擇性高；(2)工藝簡(jiǎn)單、成本較低，利于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I是冷軋超薄鈀-銀合金膜表面形貌圖，由圖I可清楚地看到，通過冷軋法制得的超薄鈀-銀合金膜中存在許多針孔狀的缺陷，這些缺陷將會(huì)嚴(yán)重影響鈀-銀合金膜的透氫功能，連續(xù)的冷軋變形，會(huì)使鈀-銀合金膜產(chǎn)生加工硬化，即韌性下降，而硬度上升，從而導(dǎo)致了針孔狀缺陷的產(chǎn)生。圖2是不同溫度下化學(xué)鍍修復(fù)冷軋超薄鈀-銀合金膜后的表面形貌圖，由圖2可 見，除了在62°C時(shí)原鈀-銀合金膜的針孔狀缺陷沒有很好的被修復(fù)外，其它溫度條件下生成的鍍層均很好的覆蓋住了鈀-銀合金膜的缺陷小孔(圖2d)，在53°C時(shí)，膜表面較潔凈，鍍層鈀分布不均勻，且具有少量氣泡(圖2c)，在73°C時(shí)，薄膜表面鍍層鈀最多，且較粗糙，可能導(dǎo)致膜厚度大大增加，而影響透氫性(圖2e)，在36°C與45 °C時(shí)，膜表面較潔凈，鍍層鈀相對(duì)分布較均勻，且無針孔存在(圖2a與圖2b)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述
實(shí)施例I
原材料50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔。冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及修復(fù)將50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔用二輥式軋機(jī)反復(fù)軋制，每軋制3次后進(jìn)行退火處理，最后獲得2 Mffl厚超薄鈀-銀合金膜，然后再采用化學(xué)鍍技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，化學(xué)鍍溫度為36 °C。實(shí)施例2
原材料50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔。冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及修復(fù)將50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔用二輥式軋機(jī)反復(fù)軋制，每軋制3次后進(jìn)行退火處理，最后獲得2 Mffl厚超薄鈀-銀合金膜，然后再采用化學(xué)鍍技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，化學(xué)鍍溫度為45°C。實(shí)施例3
原材料50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔。冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及修復(fù)將50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔用二輥式軋機(jī)反復(fù)軋制，每軋制3次后進(jìn)行退火處理，最后獲得2 Mffl厚超薄鈀-銀合金膜，然后再采用化學(xué)鍍技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，化學(xué)鍍溫度為53°C。實(shí)施例4
原材料50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔。冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及修復(fù)將50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔用二輥式軋機(jī)反復(fù)軋制，每軋制3次后進(jìn)行退火處理，最后獲得2 Mffl厚超薄鈀-銀合金膜，然后再采用化學(xué)鍍技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，化學(xué)鍍溫度為62°C。實(shí)施例5
原材料50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分?jǐn)?shù))箔。冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備及修復(fù)將50 Mffl鈀-銀(銀含量為25%，原子百分
數(shù))箔用二輥式軋機(jī)反復(fù)軋制，每軋制3次后進(jìn)行退火處理，最后獲得2 Mffl厚超薄鈀-銀合
金膜，然后再采用化學(xué)鍍技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，化學(xué)鍍溫度為73°C。采用掃描電鏡觀察冷軋超薄鈀-銀合金膜及其修復(fù)后的表面形貌；采用不銹鋼管
式膜分離器測(cè)定氫氣和氮?dú)獾臐B透率。 下表為冷軋超薄鈀-銀合金膜及修復(fù)后的氫與氮滲透率及選擇性。表I氫/氮?dú)鉂B透結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法，其特征在于包括冷軋法制備超薄鈀-銀合金膜步驟和化學(xué)鍍修復(fù)步驟，所述的冷軋法制備超薄鈀-銀合金膜步驟為采用ニ輥式冷軋機(jī)將鈀-銀箔反復(fù)軋制直至獲得厚度為2 Mffl的冷軋超薄鈀-銀合金膜，每軋制三次后需進(jìn)行退火處理；對(duì)經(jīng)冷軋所獲得的超薄鈀-銀合金膜進(jìn)行化學(xué)鍍修復(fù)，所述冷軋超薄鈀-銀合金膜的化學(xué)鍍修復(fù)步驟為將冷軋超薄鈀-銀合金膜置于鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍，鍍液的成分及濃度如下Pdcl2，2g/L ；NH4OH, 340mL/L ；2Na. EDTA, 30g/L ；N2H4, lOmL/L,化學(xué)鍍溫度為36°C 73°C，化學(xué)鍍時(shí)間為4小時(shí)，在整個(gè)化學(xué)鍍過程中，通過添加鹽酸或氫氧化鈉來調(diào)解pH并使之保持在8。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法，其特征在于所述的退火處理在氬氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行，1200°C保溫2小吋。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法，其特征在于所述的鈀-銀箔中銀含量按照原子百分?jǐn)?shù)計(jì)算為25%，厚度為50 Mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及鈀-銀合金膜，特指一種冷軋超薄鈀-銀合金膜的制備方法。本發(fā)明采用二輥式冷軋機(jī)將鈀-銀箔反復(fù)軋制直至獲得厚度為2μm的冷軋超薄鈀-銀合金膜，每軋制三次后需進(jìn)行退火處理；對(duì)冷軋所獲得的超薄鈀-銀合金膜進(jìn)行化學(xué)鍍修復(fù)。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在(1)所述冷軋超薄鈀-銀合金膜經(jīng)化學(xué)鍍修復(fù)后無缺陷，氫滲透率和選擇性高；(2)工藝簡(jiǎn)單、成本較低，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01D71/02GK102861517SQ20121034861
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者宋仁國(guó), 王超 申請(qǐng)人:常州大學(xué)