2024年8月9-11日，第四屆復合材料和納米技術國際研討會(The 4th Int'l Conference on Composite Materials and Nanotechnology ，簡稱為CMN 2024)在中國成都成功召開。會上來自俄羅斯古勃金石油天然氣大學(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化學技術與生態學院的Alexey Leontyev做了主題為“基于陽極氧化鋁的鈀復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。

 

會議結束后，Alexey Leontyev先生抽空接受了本網編輯的線上采訪，對什么是基于陽極氧化鋁的鈀復合膜技術等相關領域內容做了詳細介紹。本期，筆者就部分對話內容總結整理，以饗讀者。

 

 

Alexey Leontyev 

 

Alexey Leontyev, 畢業于俄羅斯古勃金石油天然氣大學(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化學技術與生態學院。他在煉油催化劑（如加氫處理、重整、異構化）的開發方面擁有豐富的經驗。Alexey的研究領域包括鉑族金屬的新應用和化學合成催化劑。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合膜技術？

 

Alexey：在我看來，復合膜的生產技術從科學角度來看非常有趣。選擇氧化鋁的前驅體，確定創建多孔結構的條件，并研究鋁箔陽極氧化參數對孔結構及其分布的影響。另一個復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合作開發了這項技術。

 

在膜制造的第一階段，我們準備鋁箔以進行陽極氧化處理。為此，需要對鋁箔進行煅燒、拋光和研磨處理。接下來，將材料在特定工藝參數下，在電解液中進行兩階段陽極氧化處理。在獲得可透過的陶瓷支撐體后，我們在其上涂覆選擇性鈀層。

 

為了實現這一目的，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，通過電沉積技術在陽極氧化鋁的多孔結構中形成納米絲。

 

在陶瓷基底上結合電沉積和鈀濺射工藝，可以制備出具有優異性能的膜。

 

2) 基于陽極氧化鋁的鈀復合膜有哪些主要特點？

 

Alexey：我們復合膜的核心特點在于，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構中。

 

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合膜在哪些領域有更廣泛的應用？

 

Alexey：陽極氧化鋁平板復合膜的應用范圍相當廣泛，本質上它們是箔膜的直接競爭者，唯一的區別在于我們的膜更具成本優勢。

 

我們現在看到氫在許多科學和技術領域中具有廣泛的應用前景，如氫燃料電池、電子學、冶金等。在這些領域中，對純氫的需求很高，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合膜技術未來會有哪些發展趨勢？

 

Alexey：在該項目的后續發展中，我們計劃通過增加濺射鈀層的厚度和延長載體結構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，我們可以根據市場需求，提供不同性能和選擇性的膜。

 

5) 基于陽極氧化鋁的鈀復合膜有哪些優勢和應用場景?

 

Alexey：復合膜的主要優勢在于：其高性能和選擇性能夠以低于箔膜和管狀膜的成本實現。值得注意的是，我們的膜在最高可達400攝氏度的溫度下保持穩定運行。

 

6) 陽極氧化鋁的鈀復合膜的優缺點是什么？

 

Alexey：如前所述，陶瓷膜的主要優點在于其高性能、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生非選擇性泄漏。

 

7) 鈀復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上的商業膜處于同一水平。我們已明確了項目的發展方向，并正在規劃下一步工作，目標是最終生產出性能更卓越、在低于商業膜操作溫度下仍能實現高效氣體分離的膜。