[發明專利]特別適用于氫氣和一氧化碳吸附的非蒸散型吸氣劑合金

在審

• 申請號: 201780020127.1
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN109952385A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 亞歷山德羅·加利托格諾塔;阿爾貝托·科達
• 申請（專利權）人: 工程吸氣公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C16/00;H01J7/18;H01J61/26;B22F9/02
• 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;蘇虹

描述了特別適用于氫氣和一氧化碳吸附的基于三元合金的粉末的具有提高的吸附速率的吸氣裝置，所述合金具有包含鋯、釩和鋁作為主要構成元素的組成。

本發明涉及在低的操作溫度下具有增加的氫氣和一氧化碳吸附性能的新吸氣劑合金，涉及一種利用所述合金吸附氫氣的方法，以及涉及采用所述合金用于去除氫氣的吸氣裝置。

作為本發明的主題的合金特別適用于所有需要與現有技術中對于顯著大量氫氣和一氧化碳二者具有高吸附速率的吸氣劑合金通常所需的熱活化溫度不相符的制造或操作條件的應用。

在這些新型吸附合金的最具吸引力的應用中，有真空隔熱板、真空泵和氣體凈化器。

雖然在這些應用中使用去除氫氣用的吸氣劑材料是已知的，但是目前開發和使用的方案不適于滿足設置有越來越嚴格的限制和約束的持續技術發展所施加的要求。

在真空隔熱板的領域中的某些特定應用，例如熱瓶、油氣管道、收集太陽能的板、真空玻璃中，要求吸氣劑合金在溫度處于室溫(RT)至300℃的范圍內時有效地吸附氫氣和一氧化碳。

可以受益于使用能夠在高溫下吸附氫氣的吸氣劑合金的另一應用領域是真空泵中的吸氣劑抽吸元件的應用領域。在多個不同專利文件如US 5324172和US 6149392以及國際專利公開WO 2010/105944(都是本申請人的名下的申請)中，描述了這種類型的泵。能夠在高溫下使用泵的吸氣劑材料提高了泵在對其他氣體的吸附容量方面的性能；在這種情況下主要問題是獲得在RT至300℃的范圍內的溫度下操作時的高吸附速率以及容量以獲得更好的裝置性能。

受益于吸氣劑材料能夠以高吸附速率吸附氫氣和一氧化碳的優點的另一應用領域是在半導體工業中使用的氣體的凈化。實際上，特別是在要求高流量的情況下(通常高于數升/分鐘)，吸氣劑材料必須快速吸附氣體物質以去除氣體污染物如N₂、H₂O、O₂、CH₄、CO、CO₂。

在EP 0869195和國際專利公開WO 2010/105945(兩者都是本申請人的名下的申請)中公開了用于去除氫氣的最有效的解決方案中的兩個解決方案。第一個解決方案利用鋯-鈷-稀土元素(RE)合金，其中RE最大可以為10％并且選自釔、鑭等稀土元素。具體地，具有以下重量百分比的合金尤其受到關注：Zr 80.8％-Co 14.2％以及RE 5％。相對地，第二個解決方案利用基于釔的合金以便在高于200℃的溫度下使氫氣的可去除量最大化，然而對于需要真空條件的許多應用的需求，其不可逆的氣體吸附的特性基本上有限。

在US 4360445中描述了用于快速吸收氫氣和其他不期望氣體如CO、N₂和O₂的特定解決方案，但是其中所公開的氧氣穩定化的鋯-釩-鐵金屬間化合物僅可以成功地用于特定的溫度范圍內(即-196℃至200℃)，其需要大量的氧并因此降低了每克的吸附容量和吸附速率，即限制了其可能的應用領域。

作為替代方案，US 4839035公開了適于去除氫氣和一氧化碳的非蒸散型吸氣劑合金，其專注于在鋯-釩-第三元素體系中選擇的富Zr組合物，其中第三元素可以選自鎳、鉻、錳、鐵和/或鋁，實施例中最后公開的優選設定為第四元素。即使這些合金似乎在使制造工藝中的一些步驟簡單化的方面是有效的，但是在暴露于H₂和CO時的吸收速率不足以用在許多應用中，例如不足以用在高真空系統的吸氣泵中。此外，US 4839035公開的非蒸散型吸氣劑合金在制造包含其的吸氣元件時需要燒結過程，導致了進一步限制：排除了在真空絕緣領域中的大多數應用，特別是其在熱瓶中的用途。