第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

101 / 2020-09-17 14:28:34

钯膜纯化-紧凑高效的燃料电池氢源技术

氢能；氢气纯化；金属膜；表面修饰；应用示范

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我国能源结构的特点是富煤、贫油、少气，2019年我国原油进口超过71%，危局凸显，亟需构建能源安全新局面。氢气的储运和安全性是影响氢能大规模应用的关键瓶颈，加氢站的审批过程复杂且建设周期很长。将液体燃料甲醇重整与钯膜纯化相结合，可以实现氢气的现产现用，解决氢气的储运和安全难题，钯膜纯化属于其中的关键技术（原理见图1）。

大连化学物理研究所长期从事钯复合膜的制备和应用研究，继2015年在863项目中首次实现超纯氢气纯化的工业应用示范（产氢量800 Nm³/h，纯度>6 N）以后，在陶瓷钯复合膜的基础上开发了不锈钢钯复合膜，不锈钢底膜具有机械强度大、便于密封等优点，在氢能重卡、船舶及通讯基站等领域有广泛的应用前景。

• 针对化学镀钯复合膜实际应用的稳定性问题，该团队首次开发“手指型”和“空隙结构”新构型，满足快速升降温循环要求；其中开发了不锈钢底膜修饰方法，可以得到平整、光滑、无缺陷的修饰层，克服不锈钢底膜粗糙的难题，得到5微米的超薄钯复合膜，透氢性能达到DOE2015指标。


• 开发化学镀钯和电镀银或磁控溅射银相结合的技术，解决化学镀银呈现树枝状难以形成均匀钯银合金的难题；系统研究合成气及H₂S等对钯膜透氢性能的影响，已经在实验室实现5200 h连续稳定运行。


• 率先建成规模化（MW级）不锈钢钯复合膜示范生产线，实现国内首套具有自主知识产权的甲醇重整/钯膜纯化/氢氧燃料电池的10 kW系统联试。


• 团队在Chem. Eng. J.，J. Mater. Chem. A等发表文章50多篇，受邀发表3篇综述文章，申请专利50余项，获得中国膜工业协会科学技术奖二等奖。