一种氢气分离提纯膜的制作方法

[0001]
本实用新型涉及氢气分离技术领域，尤其是涉及一种氢气分离提纯膜。


背景技术：

[0002]
在全面建成小康社会来临之际，能源问题与环境问题成了制约工业发展的主要因素，氢能因具有储量大、热值高等诸多优点从而在新能源领域备受瞩目。由于半导体、氢能源汽车、航空航天等众多领域对使用的氢气纯度要求至少为99.999％，因此迫切需要寻找一种高效、廉价、可循环的方法以获取高纯氢。
[0003]
目前，高纯氢主要通过变压吸附或低温蒸馏法获取，而膜分离法是当前最有效的氢气提纯技术，其中滤氢钯膜已经在氢气分离和提纯领域得到广泛应用。然而，钯金属属于贵金属元素，资源稀缺且价格昂贵，且低温下容易发生氢脆，因此目前金属基渗氢膜的研究致力于复合膜的研究以及寻找同样具有类pd催化解离性质的材料。
[0004]
鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种氢气分离提纯膜，该氢气分离提纯膜提高了氢分离和提纯时的氢渗透性能并降低了使用成本。
[0006]
本实用新型提供一种氢气分离提纯膜，包括自上而下依次层叠设置的氢解离层、氢扩散层和氢重组层，所述氢扩散层为基底层，所述氢解离层和氢重组层均为碳化钼薄膜。
[0007]
进一步地，所述碳化钼薄膜为晶态碳化钼薄膜。
[0008]
进一步地，所述氢解离层的厚度为5-500nm。
[0009]
进一步地，所述氢扩散层的厚度为20-20000μm。
[0010]
进一步地，所述氢重组层的厚度为5-500nm。
[0011]
进一步地，所述基底层为金属层、金属合金层或非金属陶瓷层。
[0012]
进一步地，所述金属层为钒金属层、铌金属层、钽金属层、钼金属层、镍金属层、钛金属层、钯金属层、铂金属层或多孔不锈钢金属层。
[0013]
进一步地，所述金属合金层为钒镍合金层、钒铬合金层、钒铜合金层、钒铁合金层、钒铝合金层、钒钴合金层、钒钼合金层、钒钨合金层、钒钛镍合金层、钒铁铝合金层、钒钼钨合金层、铌钛镍合金层、铌钛钴合金层、铌钼钨合金层或高熵渗氢合金层。
[0014]
进一步地，所述非金属陶瓷层为多孔氧化铝陶瓷层、多孔氧化锆陶瓷层或沸石层。
[0015]
本实用新型以碳化钼薄膜作为表面氢解离层和氢重组层，彻底取代了贵金属pd，大幅度降低了应用成本；同时，本实用新型的氢气分离提纯膜还大幅提高了氢分离和提纯时的氢渗透性能，为实现新型、廉价、高效和稳定的氢气分离和提纯的材料和器件提供了新的选择。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]
图1为本实用新型的氢气分离提纯膜的结构示意图；
[0018]
图2为本实用新型的氢气分离提纯膜的工作原理示意图；
[0019]
图3为实施例1-4在未负载基底负偏压的不同基底温度下制备的mo2c/v氢气分离提纯膜材料的gixrd图谱；
[0020]
图4为实施例5-8在负载不同基底负偏压的不同基底温度下制备的mo2c/v氢气分离提纯膜材料的gixrd图谱；
[0021]
图5为实施例2制备的mo2c/v氢气分离提纯复合膜材料在未负载基底负偏压下氢通量随上游压力的变化曲线；
[0022]
图6为实施例6制备的mo2c/v氢气分离提纯膜材料在负载300v基底负偏压下氢通量随上游压力的变化曲线；
[0023]
图7为实施例2-4制备的mo2c/v氢气分离提纯膜材料与pd和v材料的渗氢性能对比结果；
[0024]
图8为实施例4与实施例9制备的mo2c/v氢气分离提纯膜的渗氢性能对比测试结果；
[0025]
图9为实施例4制备的mo2c中mo 3d的xps图谱；
[0026]
图10为实施例9制备的mo2c中mo 3d的xps图谱；
[0027]
图11为实施例2-4制备的mo2c/v氢气分离提纯膜的持久渗氢测试曲线。
[0028]
附图标记说明：
[0029]
1：氢解离层；2：氢扩散层；3：氢重组层。
具体实施方式
[0030]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
如图1所示，本实用新型的氢气分离提纯膜，包括自上而下依次层叠设置的氢解离层1、氢扩散层2和氢重组层3，氢扩散层2为基底层，氢解离层1和氢重组层3均为碳化钼薄
膜。
[0034]
研究发现，碳化钼薄膜具有一定的与氢结合的催化能力，并且具有类似于pd的氢解离催化能力，比一些过渡族金属元素和贵金属更接进pt族元素，良好的氢结合能与交换电流密度表明其是可替代pd的潜在催化剂。本实用新型的氢气分离提纯膜在基底层的两侧设置碳化钼薄膜，在提供氢渗透性能的同时大大降低了使用成本。
[0035]
优选地，碳化钼薄膜中的碳化钼为晶态结构；即，碳化钼薄膜为晶态碳化钼薄膜。研究发现：晶态结构的碳化钼薄膜能够提高氢在纳米晶界中的传输速率，从而使得渗氢性能大幅上升。
[0036]
优选地，碳化钼薄膜为离子束溅射膜，即通过离子束溅射方式形成的薄膜。离子束溅射技术是在较高真空下(～10-2
pa)，从离子源激发出的高能氩等离子体对mo2c靶材进行轰击，激发出来大量的高能mo和c溅射粒子，这些粒子高速运动到达v基底并沉积在上面形成mo2c/v复合膜。在离子束溅射过程中，从离子源激发出的高能氩等离子体是以一定入射角对靶材进行轰击，入射的氩离子与被溅射出来的靶材原子的飞行轨迹没有交集，不容易出现因联级碰撞产生的原子团簇，有利于形成排列规则的原子级高品质薄膜。其次，离子束从远距离轰击靶材，两者相对独立，没有磁控溅射过程中涉及的氩等离子体区，也不存在未离化的气体分子，而且工作气压要求的真空度更高，相较于磁控溅射高出两个数量级，因此可避免气体夹杂产生的薄膜氧化等缺陷。
[0037]
对晶态结构碳化钼薄膜的形成方式不作严格限制。在一实施方式下，可以通过在离子束溅射时控制基底温度为400℃以上来获得晶态结构的碳化钼薄膜；更具体地，基底温度可以控制为400-600℃；此时，对基底负偏压不作严格限制，例如可以为0-500v。
[0038]
在另一实施方式下，也可通过在离子束溅射时控制基底负偏压为300v以上来获得晶态结构的碳化钼薄膜；更具体地，基底负偏压可以控制为300-500v；此时，对基底温度不作严格限制，例如可以为20-600℃。
[0039]
对碳化钼薄膜中mo与c的摩尔比不作严格限制，例如可以为(1-5):(1-3)，进一步为(1-4):(2-3)；在一实施方式中，碳化钼薄膜中mo与c的摩尔比为2：1，此时可以选择mo2c作为材料。
[0040]
本实用新型对氢解离层1、氢扩散层2和氢重组层3的厚度不作严格限制；氢解离层1的厚度可以为5-500nm，优选为10-300nm，进一步优选为50-150nm，更优选为100nm；氢扩散层2的厚度可以为20-20000μm，优选为50-15000μm，进一步优选为50-150μm，更优选为100μm；氢重组层3的厚度可以为5-500nm，优选为10-300nm，进一步优选为50-150nm，更优选为100nm。
[0041]
在本实用新型中，基底层2可以为金属层、金属合金层或非金属陶瓷层；其中，金属层可以为金属层为v金属层、nb金属层、ta金属层、mo金属层、ni金属层、ti金属层、pd金属层、pt金属层或多孔不锈钢金属层；金属合金层可以为v-ni合金层、v-cr合金层、v-cu合金层、v-fe合金层、v-al合金层、v-co合金层、v-mo合金层、v-w合金层、v-ti-ni合金层、v-fe-al合金层、v-mo-w合金层、nb-ti-ni合金层、nb-ti-co合金层、nb-mo-w合金层或高熵渗氢合金层；非金属陶瓷层可以为多孔氧化铝陶瓷层、多孔氧化锆陶瓷层或沸石层。特别是，采用上述多孔氧化铝、多孔氧化锆、沸石等陶瓷材料可以更好地提升氢气分离和提纯材料的在宽温域及不同工业条件下的提纯效果。
[0042]
本实用新型的氢气分离提纯膜在600℃下的氢渗透流量≥6
×
10-8
mol h2m-1
s-1
pa-0.5
，优选为≥9.5
×
10-8
mol h
2 m-1
s-1
pa-0.5
，具有优异的氢渗透性能。
[0043]
上述氢气分离提纯膜的制备方法可以包括：在基底层的两侧分别形成碳化钼薄膜。
[0044]
对形成上述碳化钼薄膜的方式不作严格限制；具体地，形成碳化钼薄膜的方法可以为离子束溅射、磁控溅射、电子束蒸发、脉冲沉积、分子束外延或原子层沉积。
[0045]
在一实施方式中，可以采用离子束溅射方法在基底层的两侧分别形成碳化钼薄膜；该方式得到的碳化钼薄膜颗粒细小均匀、质量高、与基底的结合牢固、几乎可以对任何材料的靶材进行溅射镀膜并且对于表面粗糙度较大的基底材料台阶覆盖度较好。
[0046]
进一步地，在离子束溅射时，可以控制基底温度≥400℃，进一步优选为400-600℃。
[0047]
研究发现：离子束溅射与磁控溅射等不同，离子束束流能量极高，轰击出来的粒子能量也很高，当高能粒子沉积到较低温度的基底时，冷却速度过大，原子来不及重新排列，并以近程有序、长程无序的状态被冻结，最终形成了非晶态的碳化钼。由于碳化钼的渗氢过程属于晶界扩散，而非晶态下的晶界很少不利于氢的传输，因此有必要进行非晶碳化钼的晶化处理。本实用新型发现，在薄膜的沉积过程中对基底预加热，使溅射原子到达衬底基板后，热运动能量使溅射原子进一步扩散，相当于对薄膜进行退火处理，小过冷度有利于碳化钼的晶化；特别，400℃以上的基底温度能够生成晶化完全的晶态碳化钼薄膜，其具有优异的氢渗透性能、特别是氢渗透性能。
[0048]
进一步地，在离子束溅射时，可以控制基底负偏压≥300v，进一步优选为300-500v。
[0049]
研究发现：在离子束溅射的过程中，由于氩离子束的轰击会产生阳性粒子和电子，在负偏压的作用下，阳性粒子得到加速，导致其到达基底面附近时平均动能增加，与基底表面的热作用加剧，从而能够在相对低的基底温度下形核、生长，并且最终形成具有良好结晶性的薄膜，这种作用类似于高沉积温度所导致的热效应；特别是，300v以上的基底负偏压能够生成晶化完全的晶态碳化钼薄膜的晶态碳化钼薄膜，其具有优异的氢渗透性能、特别是氢渗透性能。
[0050]
此外，还可以采用较快速度将非晶样品升温至退火温度，在保护气氛中保温一定时间使非晶态样品完全晶化，冷却至室温便可得到纳米晶；其中，退火温度的变化范围可以为600-1200℃。
[0051]
更具体地，氢气分离提纯膜制备方法，包括：
[0052]
s1：关闭被溅射基底材料前的挡板，在离子源中冲入氩气，产生低能氩等离子束轰击靶台上的碳化钼靶材，对碳化钼靶材表面进行清洗；
[0053]
s2：打开被溅射基底材料前的挡板，在离子源中冲入氩气，产生高能氩等离子束轰击靶台上的碳化钼靶材，碳化钼靶材上产生的溅射粒子沉积在基底层上形成碳化钼薄膜。
[0054]
进一步地，在步骤s1之前还包括：对基底材料进行超声波清洗；具体地，超声波清洗可以包括：依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声波清洗5-15min，再烘干。
[0055]
在步骤s1中，利用氩等离子束清洗碳化钼靶材时的条件包括：溅射腔内真空度小于10-4
pa；基底温度为25-600℃；基底负偏压为0-300v；通入氩气流量为3-10sccm；工作压强
为0.2-0.8pa；低能离子束的离子能量800-1400ev；束流密度为8-12ma/cm2；持续轰击为时间为5-10min。
[0056]
在步骤s2中，利用氩等离子束溅射碳化钼靶材时的条件包括：溅射腔内真空度小于10-4
pa；基底温度为25-600℃，优选为200-600℃，更优选为400-600℃；基底负偏压为0-500v，优选为300-500v；通入氩气流量为3-10sccm；工作压强为0.2-0.8pa；高能离子束的离子能量1500-2300ev；束流密度为12-18ma/cm2；持续轰击为时间为5-60min。
[0057]
图2是本实用新型的氢气分离提纯膜的工作原理图。如图2所示，氢气能够自氢气分离提纯膜的氢解离层1、氢扩散层2和氢重组层3自由透过，而其它杂质则无法透过，从而使得氢气得到分离和提纯。因此，本实施新型的氢气分离提纯膜能够良好地应用于氢气分离和/或氢气纯化。
[0058]
下面结合具体实施例进行说明。
[0059]
实施例1
[0060]
本实施例的氢气分离提纯膜由自上而下依次层叠设置的氢解离层、氢扩散层和氢重组层组成；其中，氢解离层为100nm厚的mo2c氢解离层，氢扩散层为厚度100μm的金属v箔，氢重组层为100nm厚的mo2c氢重组层。
[0061]
上述氢气分离提纯膜的具体制备步骤如下：
[0062]
1、清洗基底
[0063]
使用超声波清洗仪对剪切好的金属v箔基底进行清洗，清洗时，依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声清洗10min，随后烘干处理。
[0064]
2、清洗靶材
[0065]
利用氩离子束清洗碳化钼靶材，清洗时，先关闭被溅射基底材料前的挡板，控制溅射腔内真空度小于1
×
10-4
pa、通入氩气流量为8sccm、工作压强为0.5pa、低能离子束的离子能量1400ev，束流密度为10ma/cm2，持续轰击为时间为8min。
[0066]
3、制备氢解离层
[0067]
打开被溅射基底材料前的挡板，在离子源中冲入氩气，产生高能氩等离子束轰击靶台上的碳化钼靶材，碳化钼靶材上产生的溅射粒子沉积在基底上形成碳化钼薄膜(即氢解离层1)。
[0068]
利用氩离子束溅射碳化钼靶材时，溅射腔内真空度小于1
×
10-4
pa、基底温度为25℃、基底负偏压为0v、通入氩气流量为8sccm、工作压强为0.5pa、高能离子束的离子能量2000ev，束流密度为15ma/cm2，持续轰击为时间为30min。
[0069]
4、制备氢重组层
[0070]
不开炉，翻转样品，用与上述步骤4同样的方法和参数在v箔基底的另一面再镀一次，形成碳化钼薄膜(即氢重组层3)；炉体自然冷却后，取出样品，即制得氢气分离提纯膜，密封保存。
[0071]
上述氢气分离提纯膜的gixrd图谱如图3所示。从图3中可以看到本实施例的氢气分离提纯膜中mo2c为“馒头峰”，属于非晶态，由于其厚底很薄，同时也能看到基底v箔的衍射峰。
[0072]
实施例2
[0073]
参照实施例1的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为200℃，将基底负
偏压控制为0v，其余步骤和参数与实施例1相同。
[0074]
本实施例制备的氢气分离提纯膜的gixrd图谱如图3所示。从图3中可以看到本实施例的氢气分离提纯膜中mo2c为“馒头峰”且有所增强，仍为非晶态。
[0075]
利用渗氢装置在本实施例的氢气分离提纯膜的两端给定不同的压力，得到的氢通量随上游压力的变化曲线如图5所示；图5中纵坐标为在不同温度下以单位时间、单位面积膜片的透过氢气摩尔量表示的渗氢流量，单位为mol h
2 m-2
s-1
，其中p
u
表示复合膜的上端压力，n为希维特指数，低温下渗氢时接近0.5，说明此时是以体扩散限制整个渗氢过程为主，高温下渗氢时接近1.0，说明此时为表面限制整个渗氢为主。
[0076]
本实施例的的氢气分离提纯膜的氢渗透性能与温度的关系如图7所示，图7中纵坐标为氢渗透系数(单位上下游压差下、单位时间内通过单位厚度膜片的氢气的摩尔量)，单位为mol h
2 m-2
s-1
pa-0.5
；横坐标表示温度或1000/温度，图7中上方的横坐标为温度，单位℃(摄氏度)；图7中下方的横坐标为1000/t，t表示开尔文温度，单位为k。由图7可知，本实施例的氢气分离提纯膜在600℃下的氢渗透流量为5.3
×
10-9
mol h
2 m-1
s-1
pa-0.5
。
[0077]
实施例3
[0078]
参照实施例1的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为400℃，将基底负偏压控制为0v，其余步骤和参数与实施例1相同。
[0079]
本实施例的的氢气分离提纯膜的gixrd图谱如图3所示；从图3可以看到本实施例的氢气分离提纯膜中mo2c为晶态膜，这是由于镀膜时基底温度的升高促使了mo2c沉积过程中原子的扩散的速度，不至于被“冻住”，由此形成晶态的mo2c。
[0080]
本实施例的的氢气分离提纯膜的氢渗透性能与温度的关系如图7所示；由图7可知，本实施例的氢气分离提纯膜在600℃下的氢渗透流量为6.4
×
10-8
mol h
2 m-1
s-1
pa-0.5
。
[0081]
实施例4
[0082]
参照实施例1的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为600℃，将基底负偏压控制为0v，其余步骤和参数与实施例1相同。
[0083]
本实施例的氢气分离提纯膜的gixrd图谱如图3所示；从图3可以看出本实施例的氢气分离提纯膜中mo2c仍保持晶态，由此表明随着基底温度的升高，mo2c由非晶逐渐演变为晶态。
[0084]
本实施例的的氢气分离提纯膜的氢渗透性能与温度的关系如图7所示；图7结果表明，本实施例的氢气分离提纯膜在渗氢温度为530℃以上时的氢渗透性能优于pd，特别是在600℃下的氢渗透流量为9.5
×
10-8
mol h
2 m-1
s-1
pa-0.5
，相较于未调控时性能提升了10倍以上，具有优异的高温氢渗透性能。
[0085]
实施例5
[0086]
本实施例的氢气分离提纯膜由自上而下依次层叠设置的氢解离层、氢扩散层和氢重组层组成；其中，氢解离层为100nm厚的mo2c氢解离层，氢扩散层为厚度100μm的金属v箔，氢重组层为100nm厚的mo2c氢重组层。
[0087]
本实施例的氢气分离提纯膜的具体制备步骤如下：
[0088]
1、清洗基底
[0089]
使用超声波清洗仪对剪切好的金属v箔基底进行清洗，清洗时，依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声清洗10min，随后烘干处理。
[0090]
2、清洗靶材
[0091]
利用氩离子束清洗碳化钼靶材，清洗时，先关闭被溅射基底材料前的挡板，控制溅射腔内真空度小于1
×
10-4
pa、通入氩气流量为8sccm、工作压强为0.5pa、低能离子束的离子能量1400ev，束流密度为10ma/cm2，持续轰击为时间为8min。
[0092]
3、制备氢解离层
[0093]
打开被溅射基底材料前的挡板，在离子源中冲入氩气，产生高能氩等离子束轰击靶台上的碳化钼靶材，碳化钼靶材上产生的溅射粒子沉积在基底上形成碳化钼薄膜。
[0094]
利用氩离子束溅射碳化钼靶材时，溅射腔内真空度小于1
×
10-4
pa、基底温度为25℃、基底负偏压为300v、通入氩气流量为8sccm、工作压强为0.5pa、高能离子束的离子能量2000ev，束流密度为15ma/cm2，持续轰击为时间为30min。
[0095]
4、制备氢重组层
[0096]
不开炉，翻转样品，用与上述步骤4同样的方法和参数在v箔基底的另一面再镀一次，形成氢重组层；炉体自然冷却后，取出样品，即制得氢气分离提纯膜，密封保存。
[0097]
本实施例的氢气分离纯化膜的gixrd图谱如图4所示；对比实施例1-4可以看到，即使基底温度在最低的25℃条件下，只要负载300v的负偏压即可促使mo2c发生晶化。
[0098]
实施例6
[0099]
参照实施例5的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为200℃，将基底负偏压控制为300v，其余步骤和参数与实施例5相同。
[0100]
本实施例的氢气分离纯化膜的gixrd图谱如图4所示；对比实施例1-4可以看到，只要负载300v的负偏压即可促使mo2c发生晶化。
[0101]
利用渗氢装置在本实施例的氢气分离提纯膜的两端给定不同的压力，得到的氢通量随上游压力的变化曲线如图6所示；对比实施例2可以看到，在负载300v的负偏压下，氢气分离提纯膜的渗氢流量大幅提高。
[0102]
实施例7
[0103]
参照实施例5的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为400℃，将基底负偏压控制为300v，其余步骤和参数与实施例5相同。
[0104]
本实施例的氢气分离纯化膜的gixrd图谱如图4所示；对比实施例1-4可以看到，只要负载300v的负偏压即可促使mo2c发生晶化。
[0105]
实施例8
[0106]
参照实施例5的制备方法，除步骤3、4在镀膜时将基底温度控制为600℃，将基底负偏压控制为300v，其余步骤和参数与实施例5相同。
[0107]
本实施例的氢气分离提纯膜的gixrd图谱如图4所示；对比实施例1-4可以看到，只要负载300v的负偏压即可促使mo2c发生晶化。
[0108]
实施例9
[0109]
除采用磁控溅射方式制备的相同膜厚的mo2c/v氢气分离提纯膜之外，其余与实施例4基本相同。
[0110]
图8为实施例4与实施例9制备的mo2c/v氢气分离提纯膜的渗氢性能对比测试结果；图8结果表明：实施例4的mo2c/v氢气分离提纯膜在渗氢温度为450-600℃下的氢渗透系数ф均较实施例9中通过磁控溅射方式制备的相同膜厚的mo2c/v膜的性能有大幅提高。
[0111]
图9、图10分别为实施例4、实施例9制备的mo2c中mo 3d的xps图谱。在mo的3d图谱中，可以将mo分为两种价态+2和+4；其中，mo
2+
可归结于mo的3d
3/2
和3d
5/2
，分别对应于228.3ev和231.6ev，与现有技术(228.1ev,231.2ev)相比，它们的峰有轻微的红移，可能与微量moc的形成有关；mo
4+
主要来源于薄膜表面的非活性氧化物moo2，分别对应于230.6ev和233.8ev。与实施例4通过离子束溅射方式制备的mo2c薄膜相比，实施例9通过磁控溅射方式制备的薄膜中，moo2峰面积巨幅增加，而掺杂较高的非活性moo2会影响mo2c薄膜的催化活性，由此说明，通过离子束溅射方式制备的mo2c/v氢气分离提纯膜的性能更为优异。
[0112]
试验例1
[0113]
分别采用实施例2-4的氢气分离提纯膜进行氢气纯化试验，试验方法如下：
[0114]
利用氢渗透设备和复合膜材料形成一套氢气纯化器件，渗氢模具分为上下游两个部分，复合膜片放置在两部分模具中间。为了使模具气密性良好，并防止紧固过程中膜片受到较大的应力集中，在膜片两侧放置外径16mm、内径8mm的无氧铜垫圈，并进行气密性检查。用螺栓将复合膜试样紧固在上下游模具内，随后再将模具上下游端口接到设备上。管路接好后，从上游端充入0.15mpa的含氢混合气，在该条件加热到773k并保温30min，使模具内部及复合膜片各部分温度均匀，同时使复合膜活化。当复合膜片吸氢达到饱和时，压力示数稳定，开始氢渗透性能测试：上游压力从0.2mpa开始增加，间隔0.05mpa，直至增加到0.7mpa，每个压力下记下稳定的氢渗透流量数值，下游压力始终维持在0.1mpa。
[0115]
此外，测试复合膜片氢渗透流量的稳定性，方法为：取另一未做过氢渗透的复合膜，前期准备步骤同上所述，在进行氢渗透测试时，温度保持773k，上游压力保持0.5mpa，下游压力保持0.1mpa，进行6个小时的氢渗透测试，记录氢渗透流量随时间的变化。
[0116]
图11给出了600℃下离子束溅射时不同基片温度下制备的mo2c/v复合膜的持久渗氢测试曲线，其中上游压力为0.8mpa，下游压力为0.1mpa；图11结果表明：实施例3在基片温度为400℃下制备的晶态mo2c/v复合膜以及实施例4在基片温度为600℃下制备的晶态mo2c/v复合膜的渗氢持久稳定性能良好，而实施例2在基片温度为200℃下制备的非晶态mo2c/v复合膜的渗氢流量随时间缓慢增长，这可能是非晶膜在渗氢过程中的结构缓慢转变为晶态有关。
[0117]
此外，经气相质谱测试后，最后得到的氢气纯度大于等于99.999％。
[0118]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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