渗漏稳定性气体分离膜系统的制备或修复方法技术方案

制造气体分离膜的方法，所述方法通过提供具有一定体积的气体选择性金属离子镀液的镀敷容器，其中放入多孔载体。所述镀液在所述多孔载体的表面上循环，同时保持所述镀敷容器内的条件从而促进无电沉积。镀液的循环速率使得在所述气体分离膜形成中提高所述金属沉积到所述多孔载体的表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】制造气体分离膜的方法，所述方法通过提供具有一定体积的气体选择性金属离子镀液的镀敷容器，其中放入多孔载体。所述镀液在所述多孔载体的表面上循环，同时保持所述镀敷容器内的条件从而促进无电沉积。镀液的循环速率使得在所述气体分离膜形成中提高所述金属沉积到所述多孔载体的表面上。【专利说明】本专利技术涉及制造渗漏稳定性气体分离膜系统的方法和在使用一段时间之后修复(reconditioning)这样的系统的方法。多年来，一直在进行开发新的和改进的气体分离膜和膜系统的努力，所述膜和膜系统可用于从气体混合物中选择性分离一种气体。例如，已知在多孔载体材料上包含贵金属薄涂层的可渗透氢的复合金属膜可用于从含氢气态流中分离氢。然而，这些类型的氢分离膜当用于高温氢分离应用时，它们的性能倾向于不稳定。当它用于高温应用时，这种稳定性的缺乏归结于在所述气体选择性贵金属涂层和多孔载体中形成的渗漏。所述复合气体分离系统中渗漏的形成可部分归因于使多孔载体适合用于气体分离应用的特征:孔。多孔载体中的孔产生在其上沉积薄的贵金属涂层的不平表面(例如峰和谷)。在沉积期间，所述贵金属倾向于首先沉积在所述表面的较高点上。这可引起在所述膜的气体选择性贵金属涂层中保留很细小的孔或缺陷。这些细小的孔和缺陷可能难以填补，因为经常难以将贵金属粒子例如钯选择性吸引到这么小的孔和缺陷中。在贵金属膜中避免渗漏形成的一种途径是通过将薄的贵金属层连续镀敷到多孔载体上，任选继之以退火。例如，美国专利7，390，536公开了用于从含氢气的气态流中选择性分离氢气的气体分离组件。该专利的气体分离组件如下制造:首先在多孔基底上沉积气体选择性金属，接着研磨所生成的涂层基底，和然后在所述涂层的抛光多孔基底上进行一或多次沉积第二层气体选择性金属。所提到的用于沉积所述气体选择性金属的技术包括无电镀敷。添加多个金属层以努力减少或消除可发生渗漏的孔数量。然而，在实践中已经证明，密封最后剩余的细小孔，而不产生过厚以至于因性能差(例如氢通量过低)和造价高(使用的贵金属量过大)而不可用和/或商业上不实用的层，是困难的。此外，虽然US7，390, 536公开了制造气体分离组件的方法，所述气体分离模块包括负载在基底上的致密的气体选择性膜，它没有教导当已经制造的气体分离膜具有缺陷，使它在其使用期间不再能够、或决不能够阻止不期望的气体渗漏过所述膜时，修复或修补所述膜的成本有效的方法。再有，并且如上所述，已知的制造气体分离膜的方法需要多次重复贵金属沉积，这增加了所述制造方法的低效。在任何制造方法中减少步骤数量通常会降低成本。因此，需要制造气体分离膜和系统的更有效方法。另外，还需要修复已有的气体分离膜的经济有效方法。因此，提供了制造气体分离膜的方法，其中所述方法包括提供镀敷容器，所述容器包含一定体积的具有一定浓度的气体选择性金属离子的镀液。多孔载体放在所述镀敷容器内并与镀液接触。所述多孔载体具有第一表面和第二表面，每个所述表面与另一个相对，从而限定载体厚度。所述多孔载体在镀液中保持一定时间段，同时保持所述镀敷容器内的镀敷条件，从而促进所述气体选择性金属离子从所述镀液无电沉积到所述多孔载体的所述第一表面上。在所述沉积过程期间，镀液以期望的循环速率通过所述镀敷容器循环。在这种方式中，所述气体选择性金属的膜层沉积在所述第一表面上，从而提供负载型膜。图1是镀敷系统的示意图，示出了无电镀敷过程期间镀液的循环。图2是镀敷系统示意图，示出了无电镀敷过程期间镀液的循环和跨多孔载体厚度施加的压差。图3是镀敷系统示意图，示出了无电镀敷过程期间镀液的循环和跨多孔载体厚度施加的压差。图4是镀敷系统示意图，示出了无电镀敷过程期间跨多孔载体厚度施加的压差。在以下描述中，为了说明，阐述了许多细节，例如示例性的浓度和可替代步骤或程序，以提供对本专利技术的一种或多种实施方式的理解。然而，对本领域技术人员显而易见和将显而易见的是，这些具体细节不是实践本专利技术所需要的。此外，以下详细说明是当前预期的执行本专利技术的最佳模式。所述描述不意欲是限制性意义，并且只为了说明本专利技术的一般原理而进行。结合附图参考以下详细说明，可以更容易理解本专利技术的各种特征和优点。作为初始问题，和作为对阅读者的帮助，定义了若干术语并介绍了气体分离膜或系统的一般说明。一般而言，本文中使用的气体分离膜由其上沉积连续的薄金属膜和/或其它材料层的气体可渗透的多孔载体构成以形成不可渗透液体和特殊气体的复合膜。在这种方式中，所述膜可用于分离特定的气体。术语“液密(liquid dense) ”在本文中使用时是在气体分离膜系统制造期间应用于所述膜的描述性术语。术语“液密”是指所述气体分离膜已经达到当跨所述膜和承载它的载体的厚度施加压差时致使液体(通常水)不再能穿过其孔的密度。在许多情况下，如果在施加数mmHg的真空时不能将水牵引过膜，则所述膜被认为是“液密的”。气体选择性材料，作为在本文中使用的术语，是当它处于致密的薄膜形式时可选择性渗透气体的材料，并因此，这样的材料的致密薄层将发挥功能，使得选择性允许所选的气体透过同时阻止其它气体透过。所述术语包括气体选择性金属。术语“气密”或“气体致密”在本文中使用时是在气体分离膜系统制造期间应用于它的描述性术语。术语“气密”或“气体致密”，在本文中使用时是指所述膜允许特定的气体透过它，但是很少——即使有的话——让其它气体通过它。因此，所述膜将对所述特定气体具有高“选择性”。在许多情况中，所述特定气体是氢气。当所述术语在本文中使用时，“选择性”是通过所述膜的特定气体的通量除以通过所述膜的渗漏检测气体例如氮气或氦气的通量的无量纲比率表示的膜或膜系统的测量的性质。术语“通量”在本文中使用时，是指气体在给定压力下可以流过膜的速率。用于测量通量的量纲可以根据所使用的测量装置而变化。通常，通量测量为m3/(m2hr bar1/2)，它可以转变成在I巴压力下的ml/min。所述例子论述了氢气选择性的膜。在高纯度氢气制造中，理想的气体选择性膜将具有接近无限的选择性，但是实际上，膜相对于氮气的选择性通常在100至1，000的范围内。膜中渗漏的发展和形成可以由膜层中的缺陷产生，并且是膜不气密的指示。术语“稳定性”当用于气体选择性膜时，是指所述膜可以用于长时间从气体混合物分离特定的气体(例如氢气)，甚至在相当恶劣的高温高压条件下，并且不发生渗漏。因此，高度稳定的膜在它使用期间它的选择性减退速率相当低。现在转向本专利技术的方法，本专利技术涉及制备或修复气体分离膜的方法及其应用。更具体地说，本专利技术涉及制造具有异常薄的至少一种气体选择性材料的膜层的气体分离膜系统的经济有利的方法，这种制造方法所生成的气体分离膜系统，及其应用。要求保护的本专利技术是利用无电镀敷技术制造气体分离膜的方法。在广义的术语中，无电镀敷方法利用氧化还原反应在不通电流下将金属沉积在物体上。一般而言，在已知的无电镀敷方法中，镀敷容器装入已知量的镀液。所述镀液含有已知浓度的气体选择性金属离子(例如钯或金)和其他组分。然后将待镀物体(例如多孔载体)放入所述镀敷容器中与镀液接触一段时间。在该时间期间，发生氧化还原反应并在所述物体上沉积气体选择性金属的薄层。无电镀敷是制造气体分离膜的优选方法，因为镀液浸浴待镀敷物体的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造气体分离膜的方法，其中所述方法包括：(a)提供镀敷容器，所述容器包含一定体积的具有一定浓度的气体选择性金属离子的镀液；(b)将多孔载体放入所述镀液中，所述多孔载体具有第一表面和第二表面，每个所述表面与另一个相对从而限定载体厚度，并由此将所述第一表面与所述镀液接触一定时间段，同时保持所述镀敷容器内的镀敷条件从而促进所述气体选择性金属离子从所述镀液中无电沉积到所述多孔载体的所述第一表面上，使得由此在所述镀液内产生所述气体选择性金属离子的浓度分布，所述浓度分布从所述第一表面向离开所述第一表面的距离点延伸，在所述距离点处所述浓度分布的导数接近于零；和(c)所述镀液以使得所述距离点明显缩短的循环速率通过所述镀敷容器循环；由此所述气体选择性金属的膜层沉积在所述第一表面上，从而提供负载膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·索凯蒂斯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL