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日科研機構開發出利用鈀膜的高純度氫氣分離提純模塊

2014-05-11 19:20:10 admin 191
來源:日經BP社特約撰稿人 丸山正明 / 時間:2010-3-4 7:45:52
  據技術在線2010年3月4日訊 日本產業技術綜合研究所(產綜研)環境化學技術研究部門確立了8μm厚鈀(Pd)薄膜箔的制備技術,由此用于半導體制造設備的99.99999999%(十個九)高純度氫氣(供)提純模塊的開發及實用化初顯眉目。產綜研的風險開發中心已開始基于該研究成果,對從事氫氣提純模塊業務的風險企業的開發戰略提供支援。
  環境化學技術研究部門膜分離工藝組長原重樹的研發小組,一直在利用鈀膜能夠只令氫氣透過的特性,推進氫氣分離及提純膜面的開發。此次開發的方法是,在聚酰胺(尼龍)等工程樹脂底板表面涂布含有鈀離子的聚合物,制成聚合物層,并通過基于熱處理的還原反應使鈀微粒子在聚合物表面大量析出。接著將該表面狀態的底板浸入含有鈀離子的非電鍍鈀液中,將鈀微粒子作為結晶的生長核,使之成長成厚8μm左右的鍍層。然后再以有機溶劑去除聚合物層,從而獲得鈀膜(見照片)。目前可制備的鈀膜尺寸為80mm×90mm左右。在氫氣提純模塊的實證試驗中,將其中心部分的30mm×60mm用作了鈀膜箔。   膜分離設備 以非電鍍法制成的厚8μm的鈀膜  
  將鈀膜固定在經過某種處理的支撐體上制成分離提純膜,就獲得了氫氣提純模塊。讓主要成分為氫氣的混合氣體在400℃及200kPa條件下透過鈀膜,用氣相色譜儀對透過后的氣體進行質量分析,結果證實只透過了氫氣。該透過實驗表明,制備的鈀膜是無結晶缺陷的多結晶膜。雖然目前業內還在開發由精密軋制制備鈀膜的方法,但該方法尚未制備成功無結晶缺陷的鈀膜。
  由于鈀單位重量價格昂貴,因此做得薄便可降低材料成本。原重樹表示,與純鈀相比,含有23~25%銀(Ag)原子的鈀合金其氫氣穿透能力更出色,因此今后計劃開發由鈀銀合金(Pd-Ag)及鈀銅(Pd-Cu)合金制成的薄膜。這樣還可通過合金化在實現高性能的同時降低材料成本。另外還將同步開發完全不含鈀的鋯鎳(ZrNi)金屬玻璃膜。
  原重樹計劃設立風險企業,利用風險開發中心的業務啟動平臺——開發戰略特別工作組的機制,開展氫氣提純模塊業務。市場調查顯示,為制造LED的MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,有機金屬氣相成長)設備提供氫氣的氫氣提純裝置的市場正在不斷擴大,因此制定了面向該領域的氫氣提純模塊的實用化計劃。該模塊的銷售價格預定為400萬日元左右。該模塊業務打算與半導體廠商及半導體制造設備廠商聯手啟動。投產時估計還需要降低鈀膜支撐體等加工成本的改進。
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