TCAP氢同位素分离装置的小型化及分离性能

根据TCAP氢同位素分离原理及系统小型化要求,设计了一套小型氢同位素分离装置。采用分离柱外室中螺旋型电阻加热器对Pd/K分离柱进行加热,利用低温恒温槽中的低温无水乙醇在外室中循环冷却分离柱。采用西门子PLC模块,根据程序设定对TCAP分离过程进行自动控制。在参数优化的条件下,研究了全回流及生产模式下的分离效率。研究发现,设计的小型氢同位素分离系统实现了稳定的分离柱加热-冷却循环,循环时间为0.25h。在生产模式下,由氘纯度为80%的原料气可分离出氘纯度99.5%产品气,生产效率可达8.7mL/h。低氘含量H-D混合气(D%=20%)同样能实现明显的氘浓缩效果(产品气D含量达99.0%)。

热循环吸附装置的初步氢同位素分离

设计建立了热循环吸附法(TCAP)氢同位素分离实验装置,并通过初步实验验证其分离性能。分离柱为双排圆形排列钻孔管结构,总长度约16 m,封装涂钯氧化铝1 558 g。全回流模式的初步实验结果显示,该分离实验装置可有效实现氢同位素分离,全回流模式下,分离柱热/冷循环温度为150℃/10℃,体积分数50.7%H2—49.3%D2的混合气体经30个循环后,柱底部的氘丰度达到98.8%,顶部氕丰度达到98.4%。初步实验结果表明,该分离装置可有效实现氢同位素分离。

长期热致吸放氢循环对载钯硅藻土储氢性能的影响

采用PdCl_2溶液浸渍-焙烧-还原的方法制备出载钯硅藻土(Palladium/Kieselguhr,简称Pd/K),对其进行物相分析、形貌观察、吸放氢PCT以及吸氢动力学测量,研究了1000次和2000次热致吸放氢循环后的储氢性能。结果表明,热致循环前后Pd/K的吸放氢PCT曲线基本相同,吸氢量稍有降低,动力学性能明显提高。热致循环后Pd/K表面的钯颗粒发生明显粉化,1000次和2000次热致循环后粉化率(<150μm)分别为0.21%和3.98%。