Alexey Leontyev先生对基于阳极氧化铝的钯复合膜技术的探讨——中国能源网专访

2024年8月9-11日，第四届复合材料和纳米技术国际研讨会(The 4th Int'l Conference on Composite Materials and Nanotechnology ，简称为CMN 2024)在中国成都成功召开。会上来自俄罗斯古勃金石油天然气大学(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化学技术与生态学院的Alexey Leontyev做了主题为“基于阳极氧化铝的钯复合膜用于从气体混合物中分离高纯度氢气”（Palladium-composite membranes based on anodized aluminum oxide for the separation of high-purity hydrogen from gas mixtures）的演讲。

 

会议结束后，Alexey Leontyev先生抽空接受了本网编辑的线上采访，对什么是基于阳极氧化铝的钯复合膜技术等相关领域内容做了详细介绍。本期，笔者就部分对话内容总结整理，以飨读者。

 

 

Alexey Leontyev 

 

Alexey Leontyev, 毕业于俄罗斯古勃金石油天然气大学(Gubkin Russian University of Oil and Gas)化学技术与生态学院。他在炼油催化剂（如加氢处理、重整、异构化）的开发方面拥有丰富的经验。Alexey的研究领域包括铂族金属的新应用和化学合成催化剂。他目前在俄罗斯罗斯某钯金中心工作。

 

1)什么是基于阳极氧化铝的钯复合膜技术？

 

Alexey：在我看来，复合膜的生产技术从科学角度来看非常有趣。选择氧化铝的前驱体，确定创建多孔结构的条件，并研究铝箔阳极氧化参数对孔结构及其分布的影响。另一个复杂的过程是选择制作选择性钯层的方法和条件。我们与莫斯科国立大学合作开发了这项技术。

 

在膜制造的第一阶段，我们准备铝箔以进行阳极氧化处理。为此，需要对铝箔进行煅烧、抛光和研磨处理。接下来，将材料在特定工艺参数下，在电解液中进行两阶段阳极氧化处理。在获得可透过的陶瓷支撑体后，我们在其上涂覆选择性钯层。

 

为了实现这一目的，采用热喷涂、磁控溅射、真空喷涂等多种方法，将选择性钯层涂覆在阳极氧化铝制成的陶瓷支撑体上。最终，通过电沉积技术在阳极氧化铝的多孔结构中形成纳米丝。

 

在陶瓷基底上结合电沉积和钯溅射工艺，可以制备出具有优异性能的膜。

 

2) 基于阳极氧化铝的钯复合膜有哪些主要特点？

 

Alexey：我们复合膜的核心特点在于，选择性钯层不仅覆盖在膜的外表面，还深入渗透到阳极氧化铝的孔隙结构中。

 

通过电沉积，我们将阳极氧化铝载体的孔隙填充，生成钯纳米丝。这不仅提升了膜的选择性，还增强了喷涂在膜表面的选择性钯层的附着力。

 

3) 基于阳极氧化铝的钯复合膜在哪些领域有更广泛的应用？

 

Alexey：阳极氧化铝平板复合膜的应用范围相当广泛，本质上它们是箔膜的直接竞争者，唯一的区别在于我们的膜更具成本优势。

 

我们现在看到氢在许多科学和技术领域中具有广泛的应用前景，如氢燃料电池、电子学、冶金等。在这些领域中，对纯氢的需求很高，而我们的膜可以用于获取这种纯氢。

 

4) 基于阳极氧化铝的钯复合膜技术未来会有哪些发展趋势？

 

Alexey：在该项目的后续发展中，我们计划通过增加溅射钯层的厚度和延长载体结构中的纳米丝长度来提升膜的选择性。通过这种方法，氢气的选择性和纯度将得到显著提高。因此，我们可以根据市场需求，提供不同性能和选择性的膜。

 

5) 基于阳极氧化铝的钯复合膜有哪些优势和应用场景?

 

Alexey：复合膜的主要优势在于：其高性能和选择性能够以低于箔膜和管状膜的成本实现。值得注意的是，我们的膜在最高可达400摄氏度的温度下保持稳定运行。

 

6) 阳极氧化铝的钯复合膜的优缺点是什么？

 

Alexey：如前所述，陶瓷膜的主要优点在于其高性能、良好选择性以及相比其他类型膜的更低成本。

 

这些膜的特殊之处在于需要制造专用的密封装置并使用密封膏，以避免气体通过膜产生非选择性泄漏。

 

7) 钯复合膜的分离效率如何？

 

Alexey：目前，我们的陶瓷膜在选择性和性能方面与市场上的商业膜处于同一水平。我们已明确了项目的发展方向，并正在规划下一步工作，目标是最终生产出性能更卓越、在低于商业膜操作温度下仍能实现高效气体分离的膜。