[發明專利]特別適用于氫和氮吸附的非蒸發性吸氣劑合金

有效

• 申請號: 201380026235.1
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN104335316A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 阿爾貝托·科達;亞歷山德羅·加利托格諾塔;安東尼奧·博努奇;安德烈亞·康特
• 申請（專利權）人: 工程吸氣公司
• 主分類號: H01J7/18
• 分類號: H01J7/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;劉媛

本發明涉及具有增加的氫和氮容量的新吸氣劑合金，涉及用所述合金吸附氫的方法并且涉及采用所述合金來移除氫的氫敏裝置。

本發明的主題的合金對于需要吸附顯著量氫和氮的所有應用都是特別有用的，即使在高溫下使用也是如此。因為在高溫下使用合金使得合金對其他氣體雜質例如H₂O、O₂、CO、CO₂的能力最大，所以在高溫下使用吸氣劑合金是重要的，但是同時，在高溫下使用現有技術水平的合金對其移除氫的能力有負面影響，并且在一些情況下合金自身可成為氫污染源。此外，由于N₂公知的低化學反應性，所以用已知吸氣劑合金進行的N₂移除通常是可忽略的或令人不滿意的。

在這些新吸附材料最引人關注的應用中，有太陽能收集器，特別是接收管(所述系統不可分割的部分)，照明燈、真空泵和氣體純化。

雖然在這些應用中，使用吸氣劑合金進行氫移除是已知的，但是目前開發和使用的解決方案并不適于滿足設定了越來越嚴格的限制和約束的持續技術發展所強加的要求。

特別地，在聚光式太陽能(Concentrating?Solar?Power，通常用英文首字母縮寫詞CSP來表示)的領域中，氫和氮的存在是有害的。另外，在新一代的聚光器中，氫和氮存在的問題與太陽能收集器隨后的效率下降是特別相關的。其中需要有效移除氫的另一個領域是照明燈，特別是高壓放電燈和低壓汞燈，在其中不僅氫(即使是低水平的氫)的存在，而且氮的存在都使燈性能顯著降低。在涉及用于氫和殘余氮吸附的不同材料的EP?1704576中可發現關于劣化現象的更多信息。

在這個特定的應用領域中，相對于常規NEG合金，不僅在高溫下有效吸附氫的材料容量是特別重要的，而且對一些燈而言，材料的低活化溫度對于其他氣體物質的吸附也是特別重要的。

可得益于使用能夠在高溫下吸附氫的吸氣劑合金的另一個應用領域是吸氣劑泵。該類型的泵在多個專利例如US?5324172和US?6149392以及國際專利公開WO?2010/105944(都是以本申請人的名義申請的)中都有所描述。能夠在高溫下使用泵的吸氣劑材料提高了其在對其他氣體的吸附容量方面的性能。

得益于能夠在高溫下吸附氫和氮的吸氣劑材料的優點的另一個應用領域為半導體工業中使用的氣體純化。事實上，特別是當要求高流動性時，通常高于幾升/分鐘時，吸氣劑材料必須在高溫下工作以具有足夠容量以移除氣體污染物例如N₂、H₂O、O₂、CH₄、CO、CO₂。顯然，因為該條件不利于同時進行氫和氮吸附，所以實施了用溫度梯度來操作純化系統的布置。通常，使包含吸氣劑材料的柱體下部冷卻，或者不管怎樣使其在比上部低的溫度下工作，從而有利于氫吸附。US?5238469中描述了該類型的布置。

EP?0869195和國際專利公開WO?2010/105945中公開了用于氫移除的最有效解決方案中的兩個，二者均以本申請人的名義申請。第一個解決方案利用鋯-鈷-RE合金，其中RE最大可為10％并且選自釔、鑭和其他稀土元素。特別地，特別有利的是本申請人以名稱St銷售的合金，其具有以下重量百分比：80.8％Zr-14.2％Co和5％RE。相反地，第二解決方案使用釔基合金，從而也使在高于200℃的溫度下氫的可移除量最大化，但是關于要求真空條件的許多應用的需要，其不可逆氣體吸附的性質基本受到了限制。

US?4360445中描述了一個特別的解決方案，其可用于快速吸收氫和其他不期望的氣體，例如CO、N₂和O₂，但是其中所公開的經氧穩定的鋯-釩-鐵合金僅可成功地用于特定的溫度范圍(即，-196℃至200℃)，限制了其可能的應用領域。

因此，必須以雙重可能含義來預計和評價根據本發明的合金對氫和氮的改進特征，即在較低(室內)溫度下使用合金以及在較高溫度(200℃或更高)下使用合金時，對H₂的總容量(在低的氫平衡壓力情況下)增加，同時保留先前存在的性能。對于最引人注意的根據本發明的合金，當其在較高溫度下工作時，應考慮到這兩種性質并與針對N₂出乎意料的改善吸附性能關聯起來。