2024年8月9-11日，第四屆復(fù)合材料和納米技術(shù)國際研討會(huì)(The 4th Int'l Conference on Composite Materials and Nanotechnology ，簡稱為CMN 2024)在中國成都成功召開。會(huì)上來自俄羅斯古勃金石油天然氣大學(xué)(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化學(xué)技術(shù)與生態(tài)學(xué)院的Alexey Leontyev做了主題為“基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜用于從氣體混合物中分離高純度氫氣”（Palladium-composite membranes based on anodized aluminum oxide for the separation of high-purity hydrogen from gas mixtures）的演講。

 

會(huì)議結(jié)束后，Alexey Leontyev先生抽空接受了本網(wǎng)編輯的線上采訪，對(duì)什么是基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)容做了詳細(xì)介紹。本期，筆者就部分對(duì)話內(nèi)容總結(jié)整理，以饗讀者。

 

 

Alexey Leontyev 

 

Alexey Leontyev, 畢業(yè)于俄羅斯古勃金石油天然氣大學(xué)(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化學(xué)技術(shù)與生態(tài)學(xué)院。他在煉油催化劑（如加氫處理、重整、異構(gòu)化）的開發(fā)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。Alexey的研究領(lǐng)域包括鉑族金屬的新應(yīng)用和化學(xué)合成催化劑。他目前在俄羅斯羅斯某鈀金中心工作。

 

1)什么是基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜技術(shù)？

 

Alexey：在我看來，復(fù)合膜的生產(chǎn)技術(shù)從科學(xué)角度來看非常有趣。選擇氧化鋁的前驅(qū)體，確定創(chuàng)建多孔結(jié)構(gòu)的條件，并研究鋁箔陽極氧化參數(shù)對(duì)孔結(jié)構(gòu)及其分布的影響。另一個(gè)復(fù)雜的過程是選擇制作選擇性鈀層的方法和條件。我們與莫斯科國立大學(xué)合作開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。

 

在膜制造的第一階段，我們準(zhǔn)備鋁箔以進(jìn)行陽極氧化處理。為此，需要對(duì)鋁箔進(jìn)行煅燒、拋光和研磨處理。接下來，將材料在特定工藝參數(shù)下，在電解液中進(jìn)行兩階段陽極氧化處理。在獲得可透過的陶瓷支撐體后，我們?cè)谄渖贤扛策x擇性鈀層。

 

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，采用熱噴涂、磁控濺射、真空噴涂等多種方法，將選擇性鈀層涂覆在陽極氧化鋁制成的陶瓷支撐體上。最終，通過電沉積技術(shù)在陽極氧化鋁的多孔結(jié)構(gòu)中形成納米絲。

 

在陶瓷基底上結(jié)合電沉積和鈀濺射工藝，可以制備出具有優(yōu)異性能的膜。

 

2) 基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜有哪些主要特點(diǎn)？

 

Alexey：我們復(fù)合膜的核心特點(diǎn)在于，選擇性鈀層不僅覆蓋在膜的外表面，還深入滲透到陽極氧化鋁的孔隙結(jié)構(gòu)中。

 

通過電沉積，我們將陽極氧化鋁載體的孔隙填充，生成鈀納米絲。這不僅提升了膜的選擇性，還增強(qiáng)了噴涂在膜表面的選擇性鈀層的附著力。

 

3) 基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜在哪些領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用？

 

Alexey：陽極氧化鋁平板復(fù)合膜的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，本質(zhì)上它們是箔膜的直接競(jìng)爭者，唯一的區(qū)別在于我們的膜更具成本優(yōu)勢(shì)。

 

我們現(xiàn)在看到氫在許多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景，如氫燃料電池、電子學(xué)、冶金等。在這些領(lǐng)域中，對(duì)純氫的需求很高，而我們的膜可以用于獲取這種純氫。

 

4) 基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜技術(shù)未來會(huì)有哪些發(fā)展趨勢(shì)？

 

Alexey：在該項(xiàng)目的后續(xù)發(fā)展中，我們計(jì)劃通過增加濺射鈀層的厚度和延長載體結(jié)構(gòu)中的納米絲長度來提升膜的選擇性。通過這種方法，氫氣的選擇性和純度將得到顯著提高。因此，我們可以根據(jù)市場(chǎng)需求，提供不同性能和選擇性的膜。

 

5) 基于陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜有哪些優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景?

 

Alexey：復(fù)合膜的主要優(yōu)勢(shì)在于：其高性能和選擇性能夠以低于箔膜和管狀膜的成本實(shí)現(xiàn)。值得注意的是，我們的膜在最高可達(dá)400攝氏度的溫度下保持穩(wěn)定運(yùn)行。

 

6) 陽極氧化鋁的鈀復(fù)合膜的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

 

Alexey：如前所述，陶瓷膜的主要優(yōu)點(diǎn)在于其高性能、良好選擇性以及相比其他類型膜的更低成本。

 

這些膜的特殊之處在于需要制造專用的密封裝置并使用密封膏，以避免氣體通過膜產(chǎn)生非選擇性泄漏。

 

7) 鈀復(fù)合膜的分離效率如何？

 

Alexey：目前，我們的陶瓷膜在選擇性和性能方面與市場(chǎng)上的商業(yè)膜處于同一水平。我們已明確了項(xiàng)目的發(fā)展方向，并正在規(guī)劃下一步工作，目標(biāo)是最終生產(chǎn)出性能更卓越、在低于商業(yè)膜操作溫度下仍能實(shí)現(xiàn)高效氣體分離的膜。