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日科研機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出利用鈀膜的高純度氫氣分離提純模塊

2014-05-11 19:20:10 admin 190
來(lái)源:日經(jīng)BP社特約撰稿人 丸山正明 / 時(shí)間:2010-3-4 7:45:52
  據(jù)技術(shù)在線(xiàn)2010年3月4日訊 日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(產(chǎn)綜研)環(huán)境化學(xué)技術(shù)研究部門(mén)確立了8μm厚鈀(Pd)薄膜箔的制備技術(shù),由此用于半導(dǎo)體制造設(shè)備的99.99999999%(十個(gè)九)高純度氫氣(供)提純模塊的開(kāi)發(fā)及實(shí)用化初顯眉目。產(chǎn)綜研的風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)發(fā)中心已開(kāi)始基于該研究成果,對(duì)從事氫氣提純模塊業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)的開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略提供支援。
  環(huán)境化學(xué)技術(shù)研究部門(mén)膜分離工藝組長(zhǎng)原重樹(shù)的研發(fā)小組,一直在利用鈀膜能夠只令氫氣透過(guò)的特性,推進(jìn)氫氣分離及提純膜面的開(kāi)發(fā)。此次開(kāi)發(fā)的方法是,在聚酰胺(尼龍)等工程樹(shù)脂底板表面涂布含有鈀離子的聚合物,制成聚合物層,并通過(guò)基于熱處理的還原反應(yīng)使鈀微粒子在聚合物表面大量析出。接著將該表面狀態(tài)的底板浸入含有鈀離子的非電鍍鈀液中,將鈀微粒子作為結(jié)晶的生長(zhǎng)核,使之成長(zhǎng)成厚8μm左右的鍍層。然后再以有機(jī)溶劑去除聚合物層,從而獲得鈀膜(見(jiàn)照片)。目前可制備的鈀膜尺寸為80mm×90mm左右。在氫氣提純模塊的實(shí)證試驗(yàn)中,將其中心部分的30mm×60mm用作了鈀膜箔。   膜分離設(shè)備 以非電鍍法制成的厚8μm的鈀膜  
  將鈀膜固定在經(jīng)過(guò)某種處理的支撐體上制成分離提純膜,就獲得了氫氣提純模塊。讓主要成分為氫氣的混合氣體在400℃及200kPa條件下透過(guò)鈀膜,用氣相色譜儀對(duì)透過(guò)后的氣體進(jìn)行質(zhì)量分析,結(jié)果證實(shí)只透過(guò)了氫氣。該透過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,制備的鈀膜是無(wú)結(jié)晶缺陷的多結(jié)晶膜。雖然目前業(yè)內(nèi)還在開(kāi)發(fā)由精密軋制制備鈀膜的方法,但該方法尚未制備成功無(wú)結(jié)晶缺陷的鈀膜。
  由于鈀單位重量?jī)r(jià)格昂貴,因此做得薄便可降低材料成本。原重樹(shù)表示,與純鈀相比,含有23~25%銀(Ag)原子的鈀合金其氫氣穿透能力更出色,因此今后計(jì)劃開(kāi)發(fā)由鈀銀合金(Pd-Ag)及鈀銅(Pd-Cu)合金制成的薄膜。這樣還可通過(guò)合金化在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)降低材料成本。另外還將同步開(kāi)發(fā)完全不含鈀的鋯鎳(ZrNi)金屬玻璃膜。
  原重樹(shù)計(jì)劃設(shè)立風(fēng)險(xiǎn)企業(yè),利用風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)發(fā)中心的業(yè)務(wù)啟動(dòng)平臺(tái)——開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略特別工作組的機(jī)制,開(kāi)展氫氣提純模塊業(yè)務(wù)。市場(chǎng)調(diào)查顯示,為制造LED的MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,有機(jī)金屬氣相成長(zhǎng))設(shè)備提供氫氣的氫氣提純裝置的市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大,因此制定了面向該領(lǐng)域的氫氣提純模塊的實(shí)用化計(jì)劃。該模塊的銷(xiāo)售價(jià)格預(yù)定為400萬(wàn)日元左右。該模塊業(yè)務(wù)打算與半導(dǎo)體廠(chǎng)商及半導(dǎo)體制造設(shè)備廠(chǎng)商聯(lián)手啟動(dòng)。投產(chǎn)時(shí)估計(jì)還需要降低鈀膜支撐體等加工成本的改進(jìn)。
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