透氢用钯复合膜
由于具备选择性透氢以及良好的化学与热稳定性等,钯复合膜在氢气分离与纯化、钯膜反应器等方面有广泛的应用前景。近年来无论是钯膜的透氢原理、制备方法,还是膜反应器的开发与应用均取得了明显进展,很多研究结果具有划时代意义。使用密度泛函理论分析预测不同微观结构钯膜的透氢速率、在超临界条件下制备金属钯膜,以及通过氢和氧在钯膜表面接触形成羟基自由基实现苯一步转化制苯酚过程的钯膜反应器开发等是具有代表性的研究结果。
根据近年来国内外的研究结果与发展趋势,使用化学镀法和CVD法制备钯合金膜仍将是今后的研究热点。对于SFD法,现在还只局限于使用几种特定的前驱体,未见制备合金膜研究工作的报道,特别是膜的透氢能力还有待进一步深入研究。另外,在制备和使用钯膜过程中,膜的在线修复也具有重要的实际意义。
此外,钯膜的制备方法与钯膜反应器的研究工作将得到进一步加强。利用钯膜反应器制氢和反应过程耦合等将越来越多受到重视。应该着重解决的问题包括: (1) 进一步研究透氢原理,以便能准确和简捷地预测具有不同微结构钯膜的透氢性能; (2) 降低钯膜制备成本,特别是环境友好制备工艺的开发对钯膜的实际应用至关重要; (3) 钯膜反应器中传热、传质与放大规律的研究仍很缺乏,有待加强。但需要指出的是,目前合成出的钯复合膜仍极其脆弱,稳定性较差。特别是对厚度在10μm以下的钯膜,在500℃以上高温条件下使用时,寿命十分有限。此外,金属钯的成本较高。所以,目前钯膜反应器的使用还仅限于中、小型装置,尚未达到工业化规模。如果能够解决超薄钯膜的制备与稳定性等关键技术问题,钯膜在氢气分离与纯化、膜反应器等方面的应用必将得到迅猛发展。