[發(fā)明專利]多孔基材及無機選擇膜制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210062650.X
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN103157385A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 林孟昌;林育立;紀巖勛;黃廷位
• 申請（專利權）人: 財團法人工業(yè)技術研究院
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發(fā)明是有關于一種多孔基材的制造方法，且特別是有關于一種可以應用于無機選擇膜的多孔基材的制造方法。

背景技術

現(xiàn)今常見應用于石化工業(yè)工藝副產(chǎn)氫的純化技術有變壓吸附(Pressure?Swing?Adsorption，PSA)、冷凍、合金吸附、薄膜分離。其中，使用薄膜過濾膜來分離氫，不但可節(jié)省能源，且可連續(xù)進行，并可在過濾膜內(nèi)導入觸媒，進行觸媒重組(catalytic?reforming)，增加氫氣產(chǎn)量。過濾膜種類可分成無機以及有機兩類，從文獻的結果發(fā)現(xiàn)無機膜會比有機膜來得有發(fā)展?jié)摿Γ蛟谟跓o機膜比有機膜能容忍更苛刻的條件，其中鈀(Pd)是主要被研究的無機金屬膜。鈀是一種與氫氣具有強親和性的貴重金屬，第一次發(fā)現(xiàn)氫會滲透過渡金屬是1863年，由Deville和Troost在實驗時發(fā)現(xiàn)過渡金屬鐵和鉑有吸氫的功能，而不久之后1866年Graham進行類似實驗時發(fā)現(xiàn)鈀(Palladium)的某些表面區(qū)域具有從氣體混合物中分離H2的現(xiàn)象，其滲透氫氣的通量更加的快速。

近年來因環(huán)保意識的抬頭，薄膜反應器普遍受到科學界的重視，所以將鈀做為薄膜的概念才被提出，并廣泛進行鈀膜及其合金于氫氣分離的研究。鈀膜反應器對氫的滲透選擇性，比其他薄膜反應器為高，且滲透出的氫氣純度可達99％以上，收集后的氫氣不僅可以提供工業(yè)上的使用，更可以在不加其他的純化裝置下，直接當作燃料燃燒，又鈀薄膜反應器由于對氫滲透選擇性較其它薄膜反應器為高，成為熱門研究重點之一。

氫氣滲透通過鈀膜愈厚，純化或分離效果愈好。然而，氫氣滲透通過鈀膜的速率與鈀膜厚度成反比，鈀膜過厚反而使得分離速率下降，故鈀膜不能太厚。反之，若是鈀膜太薄，則其機械強度不夠，在氣體過濾時產(chǎn)生的壓力下容易有裂孔的缺陷產(chǎn)生。然而，降低鈀膜的膜厚不僅可以減少鈀金屬的使用量，降低成本花費，而且可以達到高成效。因此鈀薄膜常披覆于較堅硬的基材，不僅可承受較大應力，同時又可減少鈀的使用量，降低成本。一般常見承載基材有多孔性玻璃、多孔α-Al203、陶瓷、或美國Pall公司或Mott公司所制造的316金屬網(wǎng)(316porous?stainless?steel，后續(xù)將簡稱為316PSS)。

以316?PSS做為鈀膜的承載基材，相較于多孔性玻璃、多孔α-Al203、陶瓷，具有耐壓、耐熱震蕩、易于焊接組裝等優(yōu)點。但是，以316?PSS做為厚度10微米鈀膜的承載基材，316?PSS/鈀的氫氣通量約僅有3cc/min·cm²。而僅使用厚度10微米的鈀膜材直接進行氫氣滲透時，氫氣通量則可達42cc/min·cm²。由此可知，316?PSS為造成氫氣通量降低的主因，使鈀膜材本身無法展現(xiàn)高氫氣通量特性。另外，316?PSS除會限制鈀膜材的氫氣通量外，鈀膜與316?PSS之間在高溫時會發(fā)生金屬原子互擴散現(xiàn)象，當鈀膜與透氫性差的Fe、Ni、Cr等元素產(chǎn)生合金化后，會導致鈀膜材的透氫能力降低，造成其使用壽命縮短。再者，目前316?PSS基材的主要供應商皆在美國與日本，為具限制性產(chǎn)品，且目前售價非常昂貴，達US$9,713/m²。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多孔基材的制造方法，可以得到分布均勻且大小均一孔洞的多孔基材。

本發(fā)明又提供一種多孔基材的制造方法，所形成的多孔基材可以抵抗在高溫時發(fā)生的互擴散情況。

本發(fā)明又提供一種多孔基材的制造方法，其所形成的多孔基材具高氦氣通量、高溫互擴散抵抗性、低成本，可應用做為無機氫氣選擇膜的承載基材。

本發(fā)明又提供一種無機選擇膜的制造方法，所形成的無機選擇膜具高氦氣通量、高溫互擴散抵抗性、低成本。

本發(fā)明提出一種多孔基材的制造方法，包括提供金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)包括多條相互交錯的金屬條，金屬條之間形成多數(shù)個第一孔洞，第一孔洞面積為1至10,000平方微米之間，且第一孔洞的面積誤差小于5％，之后，于金屬網(wǎng)周圍披覆金屬層，以形成上述多孔基材，多孔基材具有多數(shù)個第二孔洞，其中通過控制金屬層厚度，可以使得多孔基材的第二孔洞面積縮減為0.01至1平方微米之間，且各第二孔洞之間的面積誤差小于5％。

依據(jù)本發(fā)明一實施例所述，上述金屬網(wǎng)的上述第一孔洞具有相同且固定的形狀。

依據(jù)本發(fā)明一實施例所述，上述金屬網(wǎng)為編織網(wǎng)或具孔洞的薄板。

依據(jù)本發(fā)明一實施例所述，上述金屬網(wǎng)為編織網(wǎng)，且上述編織網(wǎng)的編織法包括平織法、綾織網(wǎng)、綾迭織法或平迭織網(wǎng)織法。