钯铜合金材料及其制备方法和应用技术

技术编号：40253276 阅读：4 留言：0更新日期：2024-02-02 22:46

本发明专利技术涉及钯铜合金材料领域，公开了一种钯铜合金材料及其制备方法和应用。制备高纯度氢气的方法包括使含氢气的气体中的至少部分氢气透过钯铜合金材料，其中，钯铜合金材料含有Pd和Cu，且Pd和Cu的摩尔比为100：(90‑120)，所述钯铜合金材料的晶型结构为体心立方堆积，晶格参数k为0.2890‑0.2996nm，所述钯铜合金材料的XRD图谱中2θ在30°‑90°范围内的至少一个特征峰的半峰宽小于等于0.1571。采用本发明专利技术的钯铜合金材料不仅可以提高氢气的纯度，还可以提高氢气的回收率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钯铜合金材料领域，具体涉及一种钯铜合金材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、氢能被视为21世纪最具发展前景的清洁能源，在化学工业、食品、半导体行业、通讯基站、低温超导、军事、航空等领域发挥着越来越重要的作用。氢能的利用涉及氢气的制备、分离提纯和储运等环节。氢气的制备方法主要有煤制氢、烃类制氢、生物制氢、电解水制氢等，但是制得的氢气纯度不高，为满足工业上对各种高纯氢的需求，必须对氢气进行分离纯化。常见的氢气分离方法有低温分离法、变压吸附法、膜分离法等。在高纯氢气制备领域，钯膜分离技术有着投资小，能耗低，稳定性高，绿色环保的特点，针对传统变压吸附过程中痕量杂质(如n2、ar、co2等)难以完全脱除的问题，钯膜分离遵循溶解扩散原理，完美解决了上述难题，是一种极具应用前景的高纯氢气分离提纯工艺。

2、但是，然而当温度＜573k时，纯钯膜溶氢后会形成α-pdh和β-pdh两种不同晶格参数(a)的固溶体。该结构经过多次溶解析出循环会导致钯膜收缩膨胀不均匀而氢脆破裂。从而大大限制了钯膜在低温高压下的应用。

3、当前为了保证高纯氢气的品质，现有技术多采用碳纤维材料作为氢气储罐，长管拖车作为运输载体；因此在储运过程中增加的成本必将附加到高纯氢气的价格中。高昂的价格也成为了限制高纯氢气涉足各个领域的门槛。因此发展普通氢气的室温现场分离提纯技术，制备满足电子及半导体行业芯片生产过程中纯度大于99.9999％氢气非常必要。与此同时天然气和氢气并网输运后，采用大规模管道运输可以大幅度降低氢气的储运成本，但是高纯氢气

技术实现思路

1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供钯铜合金材料及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种制备高纯度氢气的方法，该方法包括使含氢气的气体中的至少部分氢气透过钯铜合金材料，其中，钯铜合金材料含有pd和cu，且pd和cu的摩尔比为100：(90-120)，所述钯铜合金材料的晶型结构为体心立方堆积，晶格参数k为0.2890-0.2996nm，所述钯铜合金材料的xrd图谱中2θ在30°-90°范围内的至少一个特征峰的半峰宽小于等于0.1571。

3、本专利技术第二方面提供了一种钯铜合金材料，该钯铜合金材料为上述所定义的钯铜合金材料或上述所述的合金化处理的产物。

4、通过上述技术方案，本专利技术利用具有体心立方堆积晶型结构的钯铜合金材料，一方面能够提高氢气的纯度，获得高纯度(纯度大于99.9999％)的氢气，另一方面能够提高氢气的回收率，使高纯度氢气的回收率高于99％。本专利技术的具有体心立方堆积晶型结构的钯铜合金材料可以在低温(室温)和较高的压力条件下应用，拓宽了钯膜的应用范围。

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【技术保护点】

1.一种制备高纯度氢气的方法，其特征在于，该方法包括使含氢气的气体中的至少部分氢气透过钯铜合金材料，其中，钯铜合金材料含有Pd和Cu，且Pd和Cu的摩尔比为100：(90-120)，所述钯铜合金材料的晶型结构为体心立方堆积，晶格参数k为0.2890-0.2996nm，所述钯铜合金材料的XRD图谱中2θ在30°-90°范围内的至少一个特征峰的半峰宽小于等于0.1571。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钯铜合金材料的XRD图谱中2θ在5°-90°范围内的所有特征峰的半峰宽均小于等于0.1571。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钯铜合金材料的XRD图谱中，2θ＝43°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0524，或者2θ＝53°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0873，或者2θ＝62°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0873，或者2θ＝70°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.1047，或者2θ＝79°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.1571；

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钯铜合金材料为膜状材料。</p>

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钯铜合金材料附着于支撑体上，所述支撑体的厚度为0.1-20mm，优选2-5mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，钯铜合金材料的制备方法包括：在支撑体上沉积Pd和Cu，再将沉积了Pd和Cu的支撑体进行合金化处理，其中，Pd和Cu的摩尔比为100：(90-120)；

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述支撑体上沉积的Pd和Cu的总厚度为0.5-30μm，优选为5-15μm。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述支撑体的厚度为0.1-20mm，优选2-5mm。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，使含氢气的气体中的至少部分氢气透过钯铜合金材料的条件包括：跨膜压差大于等于0.1MPa，体系分离温度298-373K。

10.一种钯铜合金材料，其特征在于，该钯铜合金材料为权利要求1-5中任意一项所定义的钯铜合金材料或权利要求6-9中任意一项所述的合金化处理的产物。

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【技术特征摘要】

1.一种制备高纯度氢气的方法，其特征在于，该方法包括使含氢气的气体中的至少部分氢气透过钯铜合金材料，其中，钯铜合金材料含有pd和cu，且pd和cu的摩尔比为100：(90-120)，所述钯铜合金材料的晶型结构为体心立方堆积，晶格参数k为0.2890-0.2996nm，所述钯铜合金材料的xrd图谱中2θ在30°-90°范围内的至少一个特征峰的半峰宽小于等于0.1571。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钯铜合金材料的xrd图谱中2θ在5°-90°范围内的所有特征峰的半峰宽均小于等于0.1571。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述钯铜合金材料的xrd图谱中，2θ＝43°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0524，或者2θ＝53°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0873，或者2θ＝62°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.0873，或者2θ＝70°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.1047，或者2θ＝79°±1°处的特征峰的半峰宽小于等于0.1571；

4.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辰阳，孙冰，冯俊杰，王浩志，安飞，王世强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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