Nb-Ti-Co氢分离合金显微组织和氢传输性能研究
发布时间：2021-08-08 09:13
氢能由于具有清洁、无毒和零污染等特点受到了世界各国的重点关注。传统制氢技术（如:化石能源制氢）获取的成品氢中均含有不同程度的杂质气体,如CO、N2、CO2和H2S等,因此,如何将H2分离出来是制取纯氢的一个重要环节。虽然钯及其合金（如Pd-Ag/Cu/Au）已被成功研发,但钯资源稀缺且价格昂贵,亟待开发低成本、高渗氢性能的新型氢分离金属膜材料。针对上述问题,全球各国学者将目标瞄准了价格低廉且氢渗透性能更高的5B族金属（Nb、V和Ta等）并进行了大量研究。然而,上述金属及其单相合金在渗氢过程中引发的氢脆问题十分严重。因此,围绕5B族金属开发同时具有抗氢脆和高渗氢性能的新型膜材料仍是当今氢能源领域极具挑战方向之一。已有研究文献结果表明,Nb-Ti-Co系被认为是最具有取代钯及其合金潜力的氢分离金属膜材料,但由于该系合金完整相图的缺失以及高温平衡相数据的匮乏,到目前为止由双相结构构成的“渗氢成分区域”在相图中的位置仍不明确,该区域内是否存在更高渗氢性能的合金成分也是未知的,亟待研究;另外,传统电弧炉炼熔法...
【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)轧制过程示意图，(b)轧制制备的薄带[34]
(a) 轧制过程示意图，(b) 轧制制备的薄带[种制备金属薄带的方法。熔体旋淬制经加热将固态金属或合金熔化后，在外并在快速冷却下形成均匀的非晶薄带状，同时，这种技术也为大规模制备氢。日本学者 Aoki 等[35,38]利用单辊熔体m 的 Nb20Ni40Ti4、Nb30Ni35Ti35及 Nb40
工艺制备的非晶薄带转化成晶态薄带，同时消除因制备造成的组织缺陷等，有效地提高了氢分离膜的氢渗透性能，并改善了其氢脆问题。§1.2.3 金属氢分离膜原理金属膜属于致密膜的一种，需在膜基体两侧镀一层 Pd 或其合金，催化吸附在膜表面的氢分子，再经金属膜里面扩散达到氢分离的目的。合金（纯金属）膜渗氢过程示意图，如图 1-3，具体过程分为七步[40]：1. 混合气体中的氢气分子自由运动到合金（纯金属）膜表面；2. 氢分子吸附在合金（纯金属）膜表面并在 Pd 的作用下解离成氢原子；3. 解离的氢原子溶解进入基体合金中；4. 溶解在基体中的氢原子在外界条件下，在基体中由进气侧向出气侧扩散，并穿透合金（纯金属）膜；5. 扩散到出气侧表面的氢原子反吸附；6. 脱附的氢原子在出气侧Pd表面重新组成为氢气分子；7. Pd表面重新结合的氢分子从其表面脱附。经过上述七步，我们可以发现合金（纯金属）膜在分离氢气的过程只允许氢的通过，因此分离得到的氢气纯度非常高，这也是合金（纯金属）氢分离膜的一个重要优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PKS的制氢装置控制系统设计与实现[J]. 孙明革,张杰. 科技资讯. 2019(03)
[2]清洁能源补贴改革对产业发展和环境污染影响研究——基于动态CGE模型分析[J]. 徐晓亮. 上海财经大学学报. 2018(05)
[3]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[4]深冷分离法加膜分离法的空气分离装置分析[J]. 王静,丁玉峰. 化工设计通讯. 2017(09)
[5]浅谈合成气深冷分离技术[J]. 孙彦泽,谷志杰. 石化技术. 2017(03)
[6]变压吸附法净化氢气分析[J]. 孙涛,张厚智,孙兰强. 山东工业技术. 2016(14)
[7]世界主要煤炭资源国煤炭供需形势分析及行业发展展望[J]. 王伟东,李少杰,韩九曦. 中国矿业. 2015(02)
[8]Nb-Ti-Co氢分离合金近共晶点处的显微组织及其渗氢性能[J]. 闫二虎,李新中,唐平,苏彦庆,郭景杰,傅恒志. 金属学报. 2014(01)
[9]Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能[J]. 刘菲,王仲民,黄贺伟,邓健秋,周怀营. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[10]国外氢分离及净化用钯膜的研究进展[J]. 谈萍,葛渊,汤慧萍,朱纪磊,康新婷,汪强兵. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
本文编号：3329672
【文章来源】：桂林电子科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)轧制过程示意图，(b)轧制制备的薄带[34]
(a) 轧制过程示意图，(b) 轧制制备的薄带[种制备金属薄带的方法。熔体旋淬制经加热将固态金属或合金熔化后，在外并在快速冷却下形成均匀的非晶薄带状，同时，这种技术也为大规模制备氢。日本学者 Aoki 等[35,38]利用单辊熔体m 的 Nb20Ni40Ti4、Nb30Ni35Ti35及 Nb40
工艺制备的非晶薄带转化成晶态薄带，同时消除因制备造成的组织缺陷等，有效地提高了氢分离膜的氢渗透性能，并改善了其氢脆问题。§1.2.3 金属氢分离膜原理金属膜属于致密膜的一种，需在膜基体两侧镀一层 Pd 或其合金，催化吸附在膜表面的氢分子，再经金属膜里面扩散达到氢分离的目的。合金（纯金属）膜渗氢过程示意图，如图 1-3，具体过程分为七步[40]：1. 混合气体中的氢气分子自由运动到合金（纯金属）膜表面；2. 氢分子吸附在合金（纯金属）膜表面并在 Pd 的作用下解离成氢原子；3. 解离的氢原子溶解进入基体合金中；4. 溶解在基体中的氢原子在外界条件下，在基体中由进气侧向出气侧扩散，并穿透合金（纯金属）膜；5. 扩散到出气侧表面的氢原子反吸附；6. 脱附的氢原子在出气侧Pd表面重新组成为氢气分子；7. Pd表面重新结合的氢分子从其表面脱附。经过上述七步，我们可以发现合金（纯金属）膜在分离氢气的过程只允许氢的通过，因此分离得到的氢气纯度非常高，这也是合金（纯金属）氢分离膜的一个重要优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PKS的制氢装置控制系统设计与实现[J]. 孙明革,张杰. 科技资讯. 2019(03)
[2]清洁能源补贴改革对产业发展和环境污染影响研究——基于动态CGE模型分析[J]. 徐晓亮. 上海财经大学学报. 2018(05)
[3]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[4]深冷分离法加膜分离法的空气分离装置分析[J]. 王静,丁玉峰. 化工设计通讯. 2017(09)
[5]浅谈合成气深冷分离技术[J]. 孙彦泽,谷志杰. 石化技术. 2017(03)
[6]变压吸附法净化氢气分析[J]. 孙涛,张厚智,孙兰强. 山东工业技术. 2016(14)
[7]世界主要煤炭资源国煤炭供需形势分析及行业发展展望[J]. 王伟东,李少杰,韩九曦. 中国矿业. 2015(02)
[8]Nb-Ti-Co氢分离合金近共晶点处的显微组织及其渗氢性能[J]. 闫二虎,李新中,唐平,苏彦庆,郭景杰,傅恒志. 金属学报. 2014(01)
[9]Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能[J]. 刘菲,王仲民,黄贺伟,邓健秋,周怀营. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[10]国外氢分离及净化用钯膜的研究进展[J]. 谈萍,葛渊,汤慧萍,朱纪磊,康新婷,汪强兵. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
本文编号：3329672
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