PdY净化器的氢氦分离性能

对PdY净化器及传统净化器的透氢速率和氢氦分离性能进行了研究,结果表明：PdY净化器透氢速率随压差的增大而增大,压差在0.004~0.04 MPa的范围内,其透氢速率约为传统净化器的3倍;而采用PdY净化器进行氢氦分离时,可显著缩短氢氦分离时间。经过长时间循环分离后,3种组分的氢氦混合气均得到了较好的分离,氦气中氢气体积分数均降至0.03%。

径向流氦氢分离床穿透特性实验与模拟分析

为系统深入研究径向流氦氢分离床的吸附穿透性能,指导结构设计,本研究借助COMSOL Multiphysics软件耦合材料吸氢动力学方程、流体流动动量方程和质量传递方程,建立了径向床穿透数学模型,并结合实验验证了模型的可靠性,利用模型对特性参数进行参数化扫描,分析其对穿透性能的影响。结果表明,穿透实验结果与模拟数据符合较好,模型可靠。通过分析温度、高径比及孔隙率等参数对床体穿透性能的影响,推荐氦氢分离床床体参数如下:床体吸附温度为室温~343 K,在该温度范围内升高温度对传质区长度及出口处浓度-时间曲线影响较小;随着高径比的增加,床体效率明显下降,其中高径比为2.00~8.33时,维持高效率的时间较长;随着孔隙率的增加,床体吸附效率明显下降,考虑床层的吸附效率、压阻效应及粉末的装填难度,粉末孔隙率推荐0.56~0.64。以上结果表明,本研究建立的模型可较好地预测床体的吸附分离性能,可用于床体结构设计以及工艺参数的优化。

MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用进展

金属有机框架(MOFs)材料具有高比表面积、可调孔隙性和高稳定性等良好特性,使得MOFs膜在气体吸附和分离领域具有良好的应用前景。然而,MOFs膜的工艺研究面临设计路线不明确和商业化落地难等问题,因此综述MOFs膜在氢气、氦气和甲烷分离和纯化技术中的研究进展及潜在应用具有重要意义。首先,介绍了MOFs材料的结构性质,以及分子模拟在MOFs材料筛选及性能预测中的应用;总结了实验制备的MOFs膜对氢气、氦气和甲烷的分离性能,包括材料的内部结构、分离机制、稳定性和适用工况。其次,鉴于MOFs膜在工业中的应用尚处起步阶段,探讨了其在含膜分离单元工艺中的可能应用,以及相关挑战和限制因素。再次,从MOFs膜对传统分离材料的替代,以及整体工艺向含膜工艺升级两方面,结合相关案例开展了经济性讨论,发现膜分离技术的引用升级具有可观的经济效益。最后,结合MOFs材料的优良特性,对未来该领域的研究工作进行了展望,旨在为MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用提供参考。

钯膜分离氢氦过程中浓差极化现象

根据设计,未来聚变堆等离子体排灰气中除了氘氚还含有以惰性气体为主的杂质气体,会在钯膜纯化氢同位素的过程中产生不容忽视的浓差极化现象,降低排灰气的处理效率。针对这一现象,以氢氦混合气为源项,研究了钯膜在分离氢氦过程中浓差极化对渗氢性能的影响,利用极化系数对浓差极化的程度进行评估,并考察了渗氢驱动力、氦气浓度以及原料气流量对极化系数的影响。结果表明:在150,300,450kPa时的H2/He选择性分别为37 460,18 347和7935,可以看出钯膜致密性良好;浓差极化系数随着渗氢驱动力和氦气浓度的升高而增大,对于原料气流量的变化则呈现相反趋势。

聚变堆包层氚提取系统氦氢分离工艺研究进展

本文综述了可用于聚变堆包层氚提取系统中氦氢混合气体分离氢气的工艺研究和发展现状,并就当前工艺进行比对发现:单独采用低温分子筛吸附法分离氦载气中氢无法得到高纯度氢气,同时氢在分子筛中有很强的滞留行为;采用钯膜扩散法分离氦载气中氢工艺成熟,在多国氚提取系统设计中应用广泛,但该工艺在氦中微量氢的分离效率较低,更适合氢中微量氦的分离,钯膜中Pd/bcc型复合膜性能优异,是今后研究发展方向;金属氢化物床吸附法工艺简单,安全可靠,分离效率高,特别是ZrCo系合金,ITER各国均有研究,应用前景广,但该工艺同样存在滞留现象,需结合材料、结构、工艺综合优化。