一种新型碳化铌薄膜用于氢分离及其制备方法技术

一种新型碳化铌薄膜用于氢分离及其制备方法，涉及一种新型的氢分离膜及其制备方法。本发明专利技术是为了解决现有的V/Pd氢分离膜价格昂贵和高温稳定性差的问题。本发明专利技术所述的是碳化铌薄膜在氢分离中的应用，将碳化铌薄膜通过磁控溅射、离子束溅射、电子束蒸发、脉冲沉积、分子束外延或原子层沉积方法沉积到V基体、Nb基体、Ni基体、多孔不锈钢、多孔陶瓷上面，形成碳化铌/X基体复合膜用于氢气提纯，其特征在于，碳化铌作为一种全新的氢分离膜，价格低廉、制备方法简单，通过调整沉积温度、沉积功率、沉积偏压等工艺参数，可以进一步提高其高温渗氢性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型碳化铌薄膜用于氢分离及其制备方法
本专利技术应用于氢气提纯领域，具体说涉及一种新型氢分离提纯膜及其制备方法和应用。
技术介绍
全球H2产量超5000万吨/年，超过95％的H2来自于化石燃料，但工业应用的方法得到的H2纯度较低，需要进一步氢气提纯。目前，Pd及其合金在这类材料的研究和工业实践中占据主导地位，因为它们能够在很宽的温度范围内分离氢并显示出高渗透性，但是该技术的广泛实施受到Pd高成本的限制，更重要的是Pd催化膜具有限制的可操作性温度区间，高温稳定性差。VB族元素V、Nb、Ta及其相关合金理论氢渗透率高于Pd及其合金，而成本低2-3个数量级，限制它们发展的因素与Pd不同，该类金属及其合金对氢具有可忽略的催化活性，无法在其表面将氢解离和重组，另外在低温下VB族BCC金属在低于350℃的工作温度下容易发生氢脆，因此也限制了该类合金的使用。基于以上背景，人们迫切希望找到Pd及其合金的替代品，过渡金属碳化物的催化性能，在电化学析氢方面取得了一定的效果，这些碳化物以及硫化物一被用作需要氢氧化/解离的反应中贵金属催化剂的替代物，例如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜，其特征在于，所述氢分离膜包括氢解离层碳化铌膜、基体氢扩散层和氢重组层碳化铌膜；所述碳化铌的Nb和C的摩尔比为(1-6)：(1-5)，进一步优选为(1-3)：(1-2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜，其特征在于，所述氢分离膜包括氢解离层碳化铌膜、基体氢扩散层和氢重组层碳化铌膜；所述碳化铌的Nb和C的摩尔比为(1-6)：(1-5)，进一步优选为(1-3)：(1-2)。


2.根据权利要求1所述的一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜，其特征在于，氢解离层厚度为5-500nm，优选为10-300nm；所述基体氢扩散层厚度为20-20000μm，优选为20-10000μm；所述氢重组层厚度为5-500nm，优选为10-300nm。


3.根据权利要求1所述的一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜，其特征在于，基体扩散层包括金属、多孔不锈钢、多孔陶瓷，金属包括V、Nb、Ta、Mo、Ni、Ti、Pd、Pt或多孔不锈钢中的一种；金属合金为V/Ni、V/Cr、V/Cu、V/Fe、V/Al、V/Co、V/Mo、V/W、V/Ti/Ni、V/Fe/Al、V/Mo/W、Nb/Ti/Ni、Nb/Ti/Co、Nb/Mo/W或其他高熵渗氢合金中的一种；非金属陶瓷为多孔氧化铝陶瓷片/管、多孔氧化锆陶瓷片/管或沸石中的一种。


4.一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜的制备方法，其特征在于，通过物理气相沉积法将碳化铌沉积到基底材料的两侧。


5.根据权利要求4所述的一种新型用于氢分离的碳化铌薄膜的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新中，刘京京，李新华，
申请(专利权)人：李新中，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23