钯合金氢渗透膜的研究进展
钯膜提纯氢气的机理简介
钯膜提纯氢气的机理简介2016-05-28 13:18来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部钯膜提纯氢气原理图氢气很容易透过钯膜，而其他气体则不可透过。
正是这一特性，使钯膜成为优良的氢气分离器和纯化器。
特别是有些工业领域需要超纯氢气，例如半导体业的MOCVD工艺。
当然，如果钯膜有缺陷或膜的密封不良，氢气的纯度就会下降。
钯膜选择性通常用同温同压下氢气与氮气渗透通量的比值( H2/N2)来表示，完全致密钯膜的选择性为无穷大。
钯管纯化氢的原理是，在300-500℃下，把待纯化的氢通入钯管的一侧时，氢被吸附在钯管壁上，由于钯的4d电子层缺少两个电子，它能与氢生成不稳定的化学键（钯与氢的这种反应是可逆的），在钯的作用下，氢被电离为质子其半径为1.5×10-15m，而钯的晶格常数为3.88×10－10m（20℃时），故可通过钯管，在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子，从钯管的另一侧逸出。
在钯管表面，未被离解的气体是不能透过的，故可利用钯管获得高纯氢。
虽然钯对氢有独特的透过性能，但纯钯的机械性能差，高温时易氧化，再结晶温度低，易使钯管变形和脆化，故不能用纯钯作透过膜。
在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素，制成钯合金，可改善钯的机械性能。
目前应用的钯合金中，银约占20-30％，其他成分（如金等）的含量＜5％。
氢透过钯合金的速率与温度、膜的厚度及渗透摸两侧的原料氢和纯氢的压力差（△P）有关。
升高温度，增大△P及减小膜的厚度，会使透氢速率增加。
但温度升高，将使渗透膜的抗拉强度降低。
因此，钯管的使用温度通常控制在450℃左右。
某些杂质可导致钯中毒，使透气性能变坏，甚至可使膜遭到破坏。
能引起钯中毒的物质有：汞、砷化物、卤化物、油蒸气、含硫和含氨物质以及粉尘等。
钯合金可制成管状（称为钯管）或膜片（称钯膜）。
氢气纯化需要的钯膜的数量
氢气纯化需要的钯膜的数量氢气纯化需要的钯膜的数量钯，这种神奇的金属，因其高度方便氢气吸附、扩散和溶解的能力而备受关注。
在工业上，钯膜常用于氢气纯化过程中，以去除其中的杂质。
然而，在实践中，我们需要多少钯膜才能达到预期的纯化效果呢？本文将从不同纯化要求角度进行探讨，并对钯膜的数量进行分类分析。
首先，我们要考虑纯化效果所需的最低钯膜数量。
在一些情况下，仅需一层薄薄的钯膜即可满足基本的纯化要求。
例如，对于要求氢气纯度在90%以上的条件下，只需一层钯膜即可有效地去除杂质。
这一小小的钯膜，就足以帮助氢气恢复纯净的面貌。
然而，对于更高要求的氢气纯化过程，我们需要更多的钯膜来提供更严格的纯化能力。
在一些特殊的工业应用中，氢气纯度要求超过99%，这就需要采用多层钯膜的配置。
通过增加钯膜的层数，氢气与钯的相互作用将被大大增强，使得氢气中的杂质被彻底吸附、扩散和溶解。
因此，在这些场景下，多层钯膜的使用是非常必要的。
除了纯化效果要求，还需要考虑氢气的流量和压力。
在大规模工业生产中，氢气的需求量通常很大，而高压环境下钯膜的作用更加显著。
在较大流量和高压场景下，为了提供稳定可靠的氢气纯化效果，我们需要增加钯膜的数量。
通过将多个钯膜装置并联或串联，可以增加纯化系统的处理能力，确保氢气流经每一层钯膜的足够时间，让纯化作用得到充分发挥。
总结来说，氢气纯化所需的钯膜数量是根据纯化要求、氢气流量和压力等因素综合决定的。
一层钯膜可以满足基本的纯化要求，但对于更高纯度要求、大流量和高压的情况下，需要增加钯膜的数量，甚至采用多层钯膜的配置。
在实际应用中，我们应根据具体情况来选择合适的钯膜数量，确保氢气得到高效纯化的同时，也要考虑成本因素。
氢气纯化需要的钯膜数量，是一个因情况而异的问题。
但无论是一层还是多层钯膜，都必须符合高纯度氢气的需求。
纯化技术的不断创新和提升，也将进一步推动钯膜的研发和应用，为氢能源领域的发展贡献力量。
让我们期待在未来，氢气纯化技术能为环境提供更加洁净、可持续的能源解决方案。
日本科学家利用钯膜在单一设备中制得高纯氢
日本科学家利用钯膜在单一设备中制得高纯氢2016-04-15 12:57来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部制备高纯氢气示意图目前生产氢气的方法很多，例如水电解和天然气的蒸气重整以及氨分解等。
但利用上述方法制成的氢气都会混合其他副产品或残余废气，因此，制取之后的氢气提纯步骤一般必不可少。
最近日本科学家在单一薄膜装置中制得纯度大于99%的高纯氢，省去了纯化步骤。
相关研究报告发表在《应用物理快报》上。
由服部政志和野田佳等人组成的研究小组在几十微米厚的薄膜上照射紫外线，用于生产氢气。
该薄膜由两层组成，一层为二氧化钛纳米管阵列（TNA），可充当氢气制造的光催化剂；另一层为钯（Pd）薄膜，可起到氢气提纯的作用。
薄膜和分别位于其上、下的两个隔间以及紫外线等，形成了反应器的基础。
研究人员用涡轮分子泵传送甲醇或乙醇等燃料，使之到达上层的隔间，随后打开紫外线。
紫外线能引发光催化反应，使燃料在上层隔间内转化成二氧化碳、甲醛和氢气。
当制成的氢气穿透薄膜，到达下层隔间时，其纯度可达到99%至100%，无论使用甲醇还是乙醇均能达到这种效果。
科研人员称，只有氢气能穿透钯薄膜层，进入下层隔间，其他气体将继续留存在上层隔间中。
他们希望由此研发出的新装置能解决此前制氢时遇到的问题，如可在室温下运行的小型薄膜反应器，能够实现燃料电池的最小化和运行的低能化，这有望应用于移动和实地的重整制氢系统等。
野田佳坦言，目前二氧化钛纳米管阵列和钯组合的薄膜表现还不尽如人意，比如所制取的氢气量相对较低，需要用钯合金等金属来代替钯，以抑制氢气的脆化等。
从生产成本来说，氢气穿透的金属厚度也有待降低。
但研究团队还将不懈努力，从实际应用角度出发，致力提升薄膜装置的效能。
钯基合金膜应用研究进展
钯 合金 主要 是 指 Ｐ ｄ与 Ａ 、 Ｃ 、 、 ｇ Ｙ、 ｕ ＮｉＡｕ等 形
成 的二元 合 金 【 或 Ｐ ， ｄ—Ｙ、 ｄ—Ｇ Ｐ ｄ与 Ｉ 、 ｎ Ｐ ｎ Ｓ 、ｂ
及Ｐ ｄ—Ａ ｇ与 Ａｕ Ｙ、 、 ｔＲ 、 ＮｉＰ 、 ｈ等 形 成 的 三 元 合 金＿ ， 至还 开 发 出 了 四元 合金 如 Ｐ ３甚 Ｊ ｄ一１舷 一 ５
甚至化合物 ， 所得到的膜可薄到几百微米 ， 甚至可到 ５ ｍ． 物 理 气相 沉 积 的 分类 ， 要 是 根 据加 热方 ０ 对 主
式 的不 同 而加 以 区分 的 ， 括 真 空 蒸 发 、 射 沉 积 、 包 溅
离 子镀 技 术 等 ．
１ ２ １ 真空 蒸 发 ．．
１ 钯 合 金膜 的制 备 技 术
１１ 高 温熔 炼 一机 械 轧制 技术 ． 这是 一 种 Ｅ前 广 泛 使 用 的 膜 制 备 技 术 ， 是 钯 １ 也
钇合 金膜 最 主要 的一 种 制 备 途 径 ． 了 可 用 于 薄 膜 除 的生 产 ， 可用 于 大批量 板 材 的生 产 Ｊ 还 ． 首先 是将 原 料 按 一 定 的 比例 混 合 均 匀 ， 高 温 在
铝箔 的 厚度 可 以达 到 １ ０Ⅲｎ， 而纯 钯 箔 的 厚 度 甚 至
可 以达 到 １肚 以下 ． ｍ １ ２ 物 理气 相 沉 积 ．
物膜 扩散 法 等 ． 合金 膜 扩散 法 由于 具有 独 特 的 纯 钯 化性能 ， 是其 他 物 理方 法 或化学 方 法无 法 比拟 的 ， 是
弧 加热 或者是 激 光加 热 ， 中以 电子 束 加热 、 其 高频 感
应 加热 、 电弧加 热或者 激光加 热最 为有利 ．
氢同位素纯化分离用钯基膜的研究
＊作者简介 ：李银娥 （ １ ９ ６ ６ 一） ，女 ，教授级高级工程师 ，主要从事氢同位素纯化与分离用钯合 金材料方面 的研究 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｌ ｙ ｅ ＠Ｃ
关 键 词 ：氢 同位 素 ；分 离 ；钯 合 金 膜 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｇ１ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 前 言
金属钯及其一 些合 金 ，如 Ｐ ｄ —Ａｇ 、Ｐ ｄ —Ｙ等 ，由于 其氢化物的 同位素效应显 著 ，在氚工艺 与氢 同位 素生产 中
占据重要的地位 ，常被用作氢 同位素分 离 、纯化 处理Ｔ 艺 的首选材料 。钯及 其合金膜 、管具 有非 常高 的氢 渗透选 择 性 、良好的机械和热稳定性及催 化活性 等一 系列优 点 ，钯 及钯合金膜 、管在催化膜反应 及氢分离 与纯化应 用方 面 已 引起人们越来 越 多的 兴趣 与深人 广 泛 的研究 。 自 １ ８ ６ ６年 Ｇｒ ａ ｈ ａ ｍ发现大量氢气 可溶解 于过渡金属 钯并 于 １ ８ ６ ８ 年 首 次开发 出钯半透膜 以净化 氢气 以来 ，钯 膜的发展 经历 了从
硝酸盐 ）溶液喷射在 氢火焰 中 ，金 属盐蒸发 分解形 成金 属
蒸 汽 ，在载体上沉积形成致密金属膜 。
２ 钯基 膜 种 类
钯 基 膜 可 分 为 致 密 型 膜 和 多 孔 型 膜 两 种 。致 密 钯 膜 的
优点在 于性 能稳 定 ，对 氢 的选择 性好 ，缺点 是价 格 昂贵 ， 氢 的渗透速率低 。多孔钯 基膜不仅具 有较高 的 比表 面积 和 催化 活性 ，而且氢 的渗透速率 高 ，应用 较为广 泛。根据 组 成 钯基膜 又可分 为纯钯膜 、钯合金膜和复合钯膜 。
２ ０ １ ４年 ・ 第 １ 期
材料综述
固态钯合金薄膜传感技术打破传统氢气检测格局
固态钯合金薄膜传感技术打破传统氢气检测格局氢气作为燃料生成物只有水，完全无污染，在提倡环境保护的当下备受青睐。
除了作为能源开发应用，在其它领域，氢气也是必不可少的成员。
例如炼油工业的加氢工艺，作为合成氨，甲醇等化学制剂的主要原料；电子工业的生产制造需要氢气还原氧化物；冶金行业使用氢气作为保护气等等。
然而氢气却又是一种易燃易爆的气体，一旦发生泄漏，极易形成大规模的可燃气云，火灾爆炸也随之而来。
因此氢气应用愈是广泛，其安全性愈发重要。
传统氢气传感器技术难以达到高精度，高灵敏度的分析要求，氢敏材料易受温度，湿度，气体流速等因素影响，渐渐已不能满足快速发展的氢气使用环境，因此一款新原理，新器件和新材料的氢气传感器的研发和产业化尤为重要。
加之在现今国内传感器核心技术缺乏，创新能力弱的背景环境下，拥有一套自主知识产权的传感技术对打破国外垄断格局有着举足轻重的作用。
今天本文要介绍的是一种新型的氢气传感技术------固态钯合金薄膜传感技术。
固态钯合金薄膜传感器采用Pd-Ni合金等材料制成一种新型的敏感薄膜，基于钯对氢气的专一性催化原理，当检测环境中存在氢气时，H2分子被催化成H原子，吸附在Pd-Ni合金的晶格中，引发电阻或电容变化，再通过配套电路将电阻或电容的变化量转化成氢气浓度，从而实现氢气测量。
同时，传感器芯片集成了加热器以及温度传感器，这两者能够确保芯片工作温度的恒定，降低环境温度或气体温度波动，以及气流流速所造成的影响，提高传感器的测量精度。
表1 钯合金薄膜技术与其它传统传感原理对比钯合金薄膜技术与其它传统传感原理对比通过对比表格，不难看出新型的固态钯合金薄膜传感器具有以下无法比拟的优势：1.氢气专一性，抗其它气体干扰，满足特殊行业的高端应用。
2.量程范围广。
无论是氢气量较小的泄漏点，还是浓度较大的近似纯氢环境，皆能胜任检测任务。
3.能够在高温，高湿环境中连续工作。
4.使用寿命长达10年，节约成本。
目前全球只有两家公司拥有这项技术，而国内仅“海卓赛思（苏州）传感技术有限公司”这一家本土企业，这无疑打破了国内中高端传感器依赖国外进口的格局，为国内传感器市场注入一股创新血液。
金属钯膜工作原理
金属钯膜工作原理及应用金属钯膜是一种特殊的膜材料，具有独特的透过性能，特别是在氢气分离和纯化方面表现出色。
本文将对金属钯膜的工作原理、特性、应用以及未来发展方向进行详细阐述，旨在全面展示这种材料的独特魅力和广泛应用前景。
一、金属钯膜的工作原理金属钯膜的工作原理主要基于其对氢气的独特吸附和透过性能。
在适当的温度下（通常在300～500℃），当氢气接触到金属钯膜时，氢分子会被吸附在钯膜表面上。
由于钯的4d电子层缺少两个电子，它能与氢形成不稳定的化学键。
这种钯与氢的反应是可逆的，意味着在吸附过程中形成的化学键可以在一定条件下断裂，使氢分子重新释放。
在钯的作用下，氢分子被电离为质子和电子。
由于质子的半径（约为1.5×10-15m）远小于钯的晶格常数（在20℃时为 3.88×10-10m），质子可以顺利通过钯膜。
在钯膜的另一侧，质子与电子重新结合形成氢分子，并从钯膜中逸出。
这种过程实现了氢气的分离和纯化。
值得注意的是，虽然钯对氢具有独特的透过性能，但纯钯的机械性能较差，高温时易氧化，再结晶温度低，易使钯管变形和脆化。
因此，实际应用中通常会在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素，制成钯合金。
这样既能改善钯的机械性能，又能保持其对氢的优异透过性能。
目前应用的钯合金中，银约占20～30％，其他成分（如金等）的含量低于5％。
二、金属钯膜的特性高透过性：金属钯膜对氢气具有极高的透过性能，使其成为氢气分离和纯化的理想材料。
选择性：金属钯膜对其他气体的透过性能较差，因此在实际应用中可实现氢气的选择性分离。
高温稳定性：金属钯膜在高温下仍能保持稳定的性能，适用于各种恶劣环境。
可再生性：金属钯膜在使用过程中不会发生明显的性能衰减，具有良好的可再生性。
三、金属钯膜的应用氢气纯化：金属钯膜是氢气纯化的关键材料，广泛应用于氢燃料电池、半导体制造、电子工业等领域。
气体分离：金属钯膜可用于从混合气体中分离氢气，如从天然气、石化产品等中提取氢气。
用于氢分离的钯膜制备新技术
用于氢分离的钯膜制备新技术
钯膜是一种常用的氢分离材料，其优点是选择性高、透氢速度快。
传统的钯膜制备工艺包括热蒸发、电镀、化学还原等方法，但存在一些问题，如成本高、附着力差、脆性大等。
近年来，研究者们提出了一种新的钯膜制备技术，利用溶胶凝胶法制备钯薄膜。
该技术主要包括以下步骤：
1. 制备钯溶胶：通过还原钯盐溶液中的钯离子，得到纳米尺寸的钯颗粒。
钯溶胶的特点是颗粒分散性好、粒径可调。
2. 制备钯凝胶：将钯溶胶与适当的有机胶体分散剂混合，形成均匀的凝胶体系。
凝胶具有高粘度，可以固定颗粒。
3. 涂覆钯凝胶：将钯凝胶涂覆在陶瓷、金属等基底上，形成钯膜前体。
4. 烧结钯膜：通过高温处理，使钯凝胶中的有机物燃尽，钯颗粒互相熔结，形成致密的钯膜。
这种溶胶凝胶法制备的钯膜具有很好的附着力和致密性，成本相对较低，制备工艺简单。
此外，该方法还可以调控钯膜的厚度和微观结构，以满足不同应用的需求。
总的来说，溶胶凝胶法是一种有潜力的钯膜制备新技术，可以提高钯膜的性能和降低制备成本，进一步推动氢分离技术的发展。
钯银合金膜制备研究进展
近年来，纯氢需求量不断增加，石油工业每天消耗的氢高达数十亿立方米，特别是在加氢脱烷基、加氢脱硫和加氢裂化等方面[1,2]。
氢通常是由甲烷、石脑油或甲醇等烃类的蒸汽重整反应步骤产生的初级产物，从工业规模来看，目前大部分氢气是通过天然气的蒸汽重整产生的。
氢气的分离和纯化是其作为能源应用的关键一环，钯及其合金因优异的氢渗透性和选择性在氢气分离、纯化和膜反应器领域引起了广泛关注[3]。
与现有变压吸附或深冷分离相比，钯膜分离具有小型、静音、紧凑的优点。
使用钯基膜，可以减少天然气重整工艺单元的数量，减少所需的反应堆总容量，同时在较低的温度和较高的整体能源效率下可以实现更高的甲烷转化率和超过热力学平衡极限的氢气产量[2,4]。
在钯膜发展的实际应用中，高昂的成本是制约其发展的一个重要因素。
通常认为氢气通过溶解扩散的机理通过致密金属膜[3,5]，这个过程包括：（1）气体扩散到金属表面；（2）在金属表面化学解离并吸附；（3）吸附到钯膜体相，通过金属晶格向对面扩散；（4）在金属表面结合并脱附；（5）从表面扩散到气相。
传统的管状钯膜为了维持其结构完整性和机械性能，厚度在20~100μm之间[3]，这种无支撑体膜不但价格昂贵而且氢通量低。
为了降低成本、提高机械强度以及提高氢通量，可以在多孔载体上镀膜以减小钯膜厚度，常用的载体有多孔陶瓷，多孔维克玻璃，多孔不锈钢，致密金属如钽、钒、铌等[6鄄10]。
除了高昂的制作成本，氢脆也是制约钯膜发展钯银合金膜制备研究进展马玉钰1,2，李慧2（1.中国科学院大学，北京100049；2.中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连116023）摘要：钯基膜因其优异的氢气渗透性和选择性在氢气分离鄄纯化和膜反应器领域引起了广泛关注。
但氢脆问题是制约其发展的主要障碍，解决该问题通常是使用钯合金膜，例如钯银合金膜。
银比起铜、金等具有较低的熔点，更容易进行合金化，并且银的加入能在一定程度上提高钯膜透氢性能。
钯银合金薄膜的研究进展
１ ２ 喷雾 热解 法 ．
喷雾 热解 法 （ｐａ ｙｏｙｉ 是 指 用高 温气 流 分解 钯 盐 Ｓ ｒｙ ｒｌ ｓ ｐ ｓ）
１ 钯银 合金膜 的制备方法
钯银 合金 膜的制 备方法 有很 多 ， 常用 的 有物 理气 相 沉积 法 （ Ｖ 、 控 溅 射 法 （ ｇ ｅｒｎｓｕｔ ｉ ） 喷 雾 热 解 Ｐ Ｄ）磁 Ｍａｎｔ ｐ ｔ ｒ ｇ 、 ｏ ｅｎ （ｐａ ｙｏ ｓ ）化 学气 相沉积 法 （ Ⅷ ） 电镀法 （ ｌ ｔ — Ｓ ｒｙｐｒｌ ｉ 、 ｙｓ Ｃ 、 Ｅｅ ｒ ｃｏ ｐ ｔ ｇ 、 学 镀 法 （ ｌ ｔ ｌ ｓｐ ｔ ｇ 和冷 轧 法 （ ｏ ｏ ｌ ｉ ）化 ａｎ Ｅｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ） ｃｏｓ ａｎ Ｃ ｌ ｒｌ ｄ —
远高于钯和银的熔点， 才能使生成 的钯银合金膜中不混入杂 质。钨和钼因为其熔点高， 非常适合作为此类材料。 Ｉａ 等已开始用多孔材料 （ ｌｓ ｉ 陶瓷、 石英玻璃 、 不锈钢等 ）
＊国家 自然科学基金（０ ７０ ３ ５７１９）
金膜。传统 电镀法所制备的钯膜主要沉积在基体表面， 没有 渗入孔内。Ｎ ｍ等口］ ａ 在制膜装置 中加入真空系统 ， 改进后 有部分钯沉积在载体孔 内， 钯膜致密程度高， 厚度不足 １ｍ。
键在 于基体 的粗糙 度及 沉积 温度 。这种 方 法过 程 简单 ， 沉积
纯氢的需求不断增长 ， 氢气的分离和纯化受到越来越多的关 注。在众多氢分离技术中， 钯膜氢分离技术是一种非常有前 景的方法 。钯合金膜的制备技术各具优劣性， 但都缺乏工业 化生 产 的能力 Ｅ ４ Ｉ３ － 。本 文结合 国内外研 究成 果对钯 银合 金膜
ｌｇ 等 。 ｉ ） ｎ
溶液， 然后将其喷入载体表面成膜 ， 制备过程相对较为简单 ， 可用于 对氢纯 度要 求不 高 的场合 ［ １ 。但 与 Ｐ Ｄ 法 一样 ， Ｖ 膜 的选择性往往不高。目前 ， 用空心多孔 的氧化铝作 载体 ， 采
分离高纯氢用钯基合金膜简述
2018年11月 贵 金 属 Nov. 2018第39卷第S1期Precious MetalsV ol.39, No.S1收稿日期：2018-08-21第一作者：李银娥，女，高级工程师，研究方向：稀贵金属材料研究。
E-mail ：liyine@分离高纯氢用钯基合金膜简述李银娥，姜 婷(西北有色金属研究院，西安 710016)摘 要 ：在Pd 中添加Y 、Cu 、Ru 或In ，进一步制备钯合金膜后，其透氢率和强度等性能会生变化。
介绍了钯基合金膜的透氢性能和物理性能，以及温度和气体成份对性能的影响；描述了PdAg 、PdCu 、PdY 、PdRu 和PdInRu 的性能特点及应用领域。
关键词：钯合金；分离；高纯氢中图分类号：TG146.3+6 文献标识码：A 文章编号：1004-0676(2018)S1-0049-04Brief on Palladium-based Alloy Films for Separation of High-purity HydrogenLI Yin’e, JIANG Ting(Northwest Institute for Non-ferrous Metal Research, Xi'an 710016, China)Abstract: After adding Y, Cu, Ru or In to Pd to further prepare the palladium alloy membrane, its hydrogen permeability and strength properties will change. The hydrogen permeability and physical properties of palladium-based alloy films, as well as the influence of temperature and gas composition on properties are introduced. The performance characteristics and application fields of PdAg, PdCu, PdY, PdRu and PdInRu are described.Key words: palladium alloy; separation; high purity hydrogen为了满足不断增长的能源需求，减少对石油和天然气的依赖，以及存在的环境污染和资源枯竭问题。
用于氢相关领域的钯合金膜的研究进展
Ｌ Ｉ ａ ｇ ｕ ， ＵＯ Ｄ ｌ Ｘ Ｏ Ｅ ｎ ｈ ａ Ｌ ｅｉ Ｉ ＮＧ Ｙｉ ， ＡＮ ａｊ ｇ Ｑｉ ， ｆ ＱＩ ｕ Ｘｉ ｉ ｏｎ
（ ｉａＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｇｎ ｅｉｇＰｈ ｓｃ ， ｉｎ ａ ｇ ６ １ ０ ） Ｃｈｎ ａ ｅ ｆＥｎ ｉｅ ｒ ｙ ｉｓ Ｍ ａ ｙ ｎ ２ ９ ０ ｎ
骤， 排除 了敏化过 程 中引入 的 ｓ ｎ杂 质 ， 高 了薄膜 的质 量＿ 。 提 ４ ］ 化学镀钯合金工艺中 ， 若络 合剂对 合金元 素的络合 常数相差较 大， 则往往 采用依次沉 积复合膜 再合金 化的工艺 。膜基 互扩散 的存在使沉积顺序对薄膜质量也有很大影响＿ 。化学镀法制备 ５ ］ 钯 与活泼金属组成 的合金薄膜 ， 也需考虑沉积顺序 ， 以避免置换
的溶 解、 扩散 、 渗透的影响 因素进行 了归纳。结合 工程应 用， 对钯合金 的应 用研 究进行 了分析 ， 出了某些钯合金的潜 指 在应用价值 和尚待 开发和研 究的钯合金薄膜。
关键 词 钯合金 薄膜 氢 应用
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｏ ｌａ ｉ ｍ ｓ ｄ Ａｌｏ ｅ ｂｒ ｎ ｓ ａ ｃ ｖ ｌｐ ｎ ｆ Ｐａ ｌ ｄ ｕ Ｂａ ｅ ｌ ｙ Ｍ ｍ ａ ｅ ｆ ｒ Ｈｙ ｏ ｅ ｌ ｔ ｄ Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｏ ｄｒ ｇ ｎ Ｒｅ ａ ｅ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ
Ｉ ｈｓｐ ｏ ｒ ｎ ｗ ｒａａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｆｐ ｌ ｄｕ ｂ ｓｄ ａｌｙｍｅ ｒｎ ｒｈ ｄ ｏ ｅ ｅｍ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｅ ， ｅ ｐ ｅ ｒ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｏ ａｌ ｉｍ ａｅ ｌ ｍｂ ａ ｅｏ ｙ ｒｇ ｎ ｐ ｒ — ｏ ａ ｏ
１２ 化 学镀 法 ．
安全、高效的基于钯膜的氢气分离技术
安全、高效的基于钯膜的氢气分离技术**收稿日期：2020-12-01作者简介：赵辰阳，工程师，2018年毕业于中国 科学院大连化学物理研究所物理化学专业，现主要从事化工过程本质安全化、微反应工艺方 面的工作。
*基金项目：国家自然科学基金（52003297），基 于三维石墨烯/金属氧化物的自加热型气体传 感器制备及其硫化氢气敏性能研究。
赵辰阳（中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛266104）摘 要：系统介绍了钯膜分离这种流程简洁、 静音紧凑的氢气纯化技术和钯膜对氢气具有单一 选择性分离原理所达到的安全、高效氢气分离提 纯的有益效果。
综述了钯基复合膜的制备方法并对比了不同制备方法之间的优缺点。
重点分析了 钯膜分离技术相比于低温蒸馏、变压吸附、深冷分 离等常规氢气分离技术的优势。
总结了钯膜反应器应用于原位重整制氢反应、催化加氢、脱氢反应 等过程中，在推动反应热力学平衡、提高反应转化率等方面优于传统反应器的技术特征。
关键词:膜分离；钯膜；氢气分离；清洁能源； 膜反应器DOI ： 10.3969/j.issn.1672-7932.2021.01.0041背景介绍随着化石能源的日近枯竭，化石能源所带来 的环境污染以及气候问题日益严峻，开发和利用清洁高效的新型能源、优化能源结构已经成为当今科技界的战略重点［1］o 氢元素在地球上含量丰富，并且在所有能源中氢气质量能量密度最高。
氢气的燃烧产物只有水而不会产生温室气体和其 他污染物，因此，氢能作为重要的二次清洁能源在全球能源结构升级过程中有着举足轻重的作用［2］o 氢能可以广泛应用于能源化工、交通运输、炼化冶金、热电联供、航空航天、半导体电子工业等众多领域,氢能产业的良性发展将为未来人们的生产生活带来更多的便利。
然而，作为二次能 源,氢气不能直接从自然界得到,只能通过断裂烃类C-H 键或水、醇类O-H 键等途径获得，其中烃类 （如CH 4）水蒸气重整是目前工业生产氢气主要的方法⑶。
透氢钯复合膜的原理_制备及表征_黄彦
收稿:2005年2月,收修改稿:2005年6月 ＊国家973项目(No .2003CB615707)、国家自然科学基金(No .20576055)和江苏省自然科学基金项目(No .B K2005113)资助＊＊通讯联系人 e -mail :huangy @njut .edu .cn黄 彦＊＊ 李 雪(南京工业大学化学化工学院 南京210009)摘 要 钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。
本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。
关键词 钯膜 钯合金膜 复合膜 透氢膜 膜反应器中图分类号:O614.8;TB383 文献标识码:A 文章编号:1005-281X (2006)02 3-0230-09Palladium -Based Composite Membranes :Principle ,Preparationand CharacterizationHuang Yan＊＊ Li Xue Fan Yiqun Xu Nanping(College of Chemistr y and Chemical Engineering ,Nanjing University of Tec hnology ,Nanjing 210009,China )A bstract Owing to their perfect hydrogen permeability and ther mostability ,palladium and palladium alloy membranes have been used as hydrogen separator and purifiers ,and they can serve as membrane reactors for reactions such as dehydr ogenation and hydrogen production ,which integrates the reaction with separation and enhances the conversion and selectivity .The principle ,preparation and characterization of the palladium -based composite membranes are reviewed ,and a novel photocatalytic deposition technique in our research gr oup is highlighted for membrane pr eparation .Key words palladium membrane ;palladium alloy membrane ;composite membrane ;hydrogen permeation membrane ;membrane reactor 我国面临着严峻的能源问题,主要是能源利用效率低和过分依赖煤炭导致环境污染严重。
透氢用钯复合膜(一)：影响透氢性能的因素
透氢用钯复合膜(一)：影响透氢性能的因素2016-08-14 13:22来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部氢通过钯膜机理示意图通常认为氢气采取溶解-扩散机理通过钯膜,包括以下3步:(1) 氢分子在膜表面发生解离,变成氢原子;(2) 膜表面上氢原子可逆溶解到致密钯膜中;(3) 氢原子在膜中进行扩散。
透氢能力是评价钯膜性能的重要指标,它包括H2的渗透速率和分离效果两个方面。
一般采取降低膜厚和优化膜微观结构的方法提高透氢能力。
通常将钯或其合金膜附着在多孔载体(多孔陶瓷、多孔不锈钢和多孔玻璃)、致密材料等表面上,或者在多孔载体的孔道内部制备成钯或钯合金膜,金属膜层厚度一般控制在20μm以下。
这样不仅降低了材料成本,而且与非担载膜相比,具有较好的机械强度和较大的渗透通量。
载体表面的粗糙度、孔径大小以及所用的制备方法等都会影响钯膜的厚度及其完整性。
HÊllein等研究发现,以孔径0.1μm的氧化铝为载体、使用化学镀法制备的钯膜,只有厚度大于3μm时才能保证膜的完整性。
而在孔径小于0 .5μm不锈钢载体上使用高速补氧燃烧热喷法(high velocityoxy-fuelflame spraying , HVOF)时,至少需要50μm的厚度才能保证膜的完整性。
Quicker等使用化学气相沉积法在孔径为0.1μm的氧化铝载体上制备不出完整的钯膜,但在孔径为4nm的氧化铝载体上可以获得完整的钯膜。
Yildirim等的结果表明,使用磁控溅射法在孔径为4nm 的多孔玻璃载体上,只有制备出的钯膜厚度大于4μm才可保证膜的完整性。
另一方面,在高温环境中,载体的材质特性也在很大程度上影响钯复合膜的透氢性能。
陶瓷载体和金属膜有不同的热膨胀系数,在焙烧或高温条件下应用时会出现分层现象,导致裂缝的出现。
选用金属载体(通常是多孔不锈钢)的优点在于载体本身不容易产生裂缝,而且与金属钯的热膨胀系数接近,高温条件下不容易发生分层现象。
钯膜制备新技术
钯膜制备新技术宁英男 张海燕 匡洞庭(大庆石油学院石油化工系,安达,151400)摘 要 介绍了钯膜的制备方法及在载体上制备超薄钯膜的改进技术。
由无电子电镀过程制备的钯膜对氢渗透速率高,对氢有良好的选择性。
由金属有机气相沉积法(MOCVD )在载体孔内沉积钯膜有助于防止氢的脆化作用。
利用渗透压的新技术可控制膜的微观结构和孔隙率。
将多孔不锈钢作为载体时,利用不同的技术能克服氢的脆化作用,减少钯膜厚度以及防止钯-银层与不锈钢间金属原子的相互扩散。
由光催化沉积可在半导体载体上制备超薄钯膜。
关键词 钯膜,制备,膜分离,氢渗透率中图分类号 TQ 138 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2002)05-0342-03 氢气广泛应用于化学工业、石油化工、金属冶炼、玻璃工业、食品加工以及火箭燃料等领域,各种工艺过程对氢的纯度都有很高的要求。
近年来,随着膜分离技术的发展,多孔和致密的氢分离膜均已成为深入研究的目标,氢分离膜研究的重要指标是氢的渗透性和选择性,在以努森扩散为主要传递过程的中等孔隙率膜中,氢的渗透选择性很低,使用分子筛膜可将渗透选择性提高两个数量级,但其渗透率很低,使用致密的钯膜则可得到惟一的氢渗透[1]。
因此,钯膜的研究在氢气提纯方面具有重要的意义,本文介绍钯膜的制备方法及其改进技术。
1 钯膜的制备方法钯在常温下能溶解大量的氢气,在真空中加热至100℃时,又能将溶解的氢释放出来,如果钯膜两侧存在氢分压差,则氢就会从压力较高的一侧向较低的一侧渗透。
为使氢的渗透性和选择性高,对分离膜的基本要求是膜的厚度在几十微米以内,膜连续、无损伤。
制备钯膜的方法可分为传统卷轧(conventional rolling )、物理气相沉积(physical vapor deposi 2tion )、化学气相沉积(chemical vapor deposition )、电镀或电铸(electroplating or electroforming )以及无电子电镀(electroless plating )。
Pd基光学氢敏感薄膜材料的研究进展
Pd基光学氢敏感薄膜材料的研究进展
孙志平;沈保罗
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2004(33)8
【摘要】Pd基光学氢敏感薄膜材料是光学氢敏感薄膜材料最为重要的一类,主要包括Pd,Pd/Ni合金,Pd/WO3,Pd/MoO3,Pd/TiOx,Pd/MoS2等薄膜材料。
本文从这类薄膜材料的制备、性能及应用方面,对Pd基光学氢敏感薄膜材料的研究进展作了详细的论述。
目前Pd基光学氢敏感薄膜材料的制备主要还是应用溅射法。
在所有钯基氢敏感材料中以Pd膜的性能最佳,但是由于在应用过程中存在Pd膜出现表面起泡、层错和钯膜与载体结合能力下降等缺陷,因此Pd/Ni合
金,Pd/WO3,Pd/MoO3,Pd/TiOx,Pd/MoS2等薄膜材料相继被开发。
但目前上述薄膜材料在研究和应用中仍然存在许多问题,本文在论述中分别提出了上述材料目前研究中存在的问题以及今后的发展方向。
【总页数】4页(P889-892)
【关键词】钯;氢气;氢敏感;薄膜材料
【作者】孙志平;沈保罗
【作者单位】四川大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG164.4
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国内外提纯及净化氢用薄膜材料现状及最新进展
1 透氢膜要求的条件对氢气有极大的溶解性、渗透性，不易产生难熔的氧化膜，而作为脱氢和制氢等反应的反应器，还需要具有良好的机械和热稳定性以及卫衣的选择透氢性。
不含钯的其它致密金属透氢膜也有一些报道，如铂膜、钒膜、钒镍合金膜、铌膜、钽膜等等，但这些金属膜不是透氢率低，就是稳定性差。
钯及其合金膜具有非常高的氢渗透选择性、良好的机械和热稳定性及催化活性等一系列优点，钯及钯合金膜在催化膜反应及氢分离与纯化应用方面已引起人们越来越多的兴趣与深入广泛的研究。
Pd属铂族元素。
Pd是元素周期表中唯一将最外层电子全部填充到4d轨道的元素。
早期理论认为其4d带存在0.6个空穴，近期实验证明空穴数应为0.36。
可能正是这种缺陷使钯具有许多特殊性质，如常温下最大的吸氢能力，氖在钯晶格中的异常行为(冷聚变)，选择透氢性能等。
在Pt族元素中Pd吸H能力最强，在常温常压下其吸H原子比H/Pd=0.71，海绵状或粉末状的钯能吸收其体积900倍的氢气。
在真空中加热至100℃时又能将溶解的氢释放出来。
图1 各种金属的透氢性比较钯膜在越来越多的环境支撑能量系统中(如载运工具发动机中的燃料电池和能量配置)以及煤气化气体净化等方面充当着重要角色。
钯膜的发展经历了从最初的纯钯膜、钯合金膜(主要为钯银、钯钇合金)到目前备受关注并具有良好应用前景的钯及钯基复合膜。
氢与钯接触时，会形成氢化钯。
氢原子在钯膜中溶解后可以形成氢化钯的固态溶液，而氢在该固态溶液中具有很高的流动性，导致氢在钯膜中的扩散。
氢化钯是典型的金属型氢化物，氢是以原子状态溶于钯中。
氢化钯在不同的温度和氢气压力下会有α、β两种不同的晶相。
当温度低于298 ℃(313℃)，并且氢气压力低于2MPa时，氢溶解于钯后首先会形成α相氢化钯，随钯金属中氢浓度的提高，β相氢化钯从α相氢化钯中析出，引起H/Pd之比出现骤然升高，并导致晶格急剧膨胀(例如20℃时，β相的析出可使H/Pd之比从约0.03 骤然升高到约0.57, FCC晶格常数则从3.894nm升高到4.018nm，因而造成严重的晶格畸变。
pd氢气分离膜
pd氢气分离膜
PD氢气分离膜是一种特殊的膜材料，能够实现氢气的选择性透过。
这种膜材料通常由钯或钯合金制成，具有高选择性和高传导性。
PD氢气分离膜的主要原理是利用钯或钯合金对氢气的吸附作用和扩散作用，实现氢气的分离和纯化。
当含有氢气和其他气体的混合气体经过PD氢气分离膜时，钯或钯合金膜对氢气具有较强的吸附作用，使氢气在膜表面富集，而其他气体则被排斥在膜的另一侧。
同时，由于钯或钯合金对氢气的扩散作用，氢气可以顺利地通过膜材料，从而实现氢气的分离和纯化。
PD氢气分离膜的优点在于其对氢气的高选择性和高传导性，可以在较低的压力和温度下实现高效的氢气分离和纯化。
此外，PD氢气分离膜还具有较好的化学稳定性和耐腐蚀性，可以在不同的环境下使用。
然而，PD氢气分离膜也存在一些缺点。
首先，钯或钯合金的价格较高，导致PD氢气分离膜的成本较高。
其次，PD氢气分离膜的制造工艺较为复杂，需要经过多道工序和热处理等工艺过程，导致其制造成本较高。
此外，PD氢气分离膜的使用寿命和稳定性还需要进一步研究和提高。
总之，PD氢气分离膜是一种具有潜力的氢气分离和纯化技术，具有广泛的应用前景。
未来随着技术的不断发展和进步，PD氢气分离膜的应用前景将更加广阔。
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Nuclear Science and Technology 核科学与技术, 2017, 5(3), 142-152 Published Online July 2017 in Hans. /journal/nst https:///10.12677/nst.2017.53019文章引用: 赵展, 胡石林, 叶一鸣. 钯合金氢渗透膜的研究进展[J]. 核科学与技术, 2017, 5(3): 142-152.Recent Advances on Palladium Alloy Membranes for Hydrogen PurificationZhan Zhao, Shilin Hu, Yiming YeChina Institute of Atomic Energy, BeijingReceived: Jul. 3rd , 2017; accepted: Jul. 11th , 2017; published: Jul. 14th, 2017AbstractWith the development of science and technology, there is an ever-growing demand for hydrogen in the fields of chemistry and chemical industry, food industry, medical industry, and also nuclearindustry. The requirements for the purity of hydrogen have been changed to higher and higher. Palladium alloy membrane has higher hydrogen permeability, good thermal stability and chemi-cal stability, and mechanical strength, as well as a single selectivity to the chemical hydrogen, so it now has become the main method of extraction, separation and purification of hydrogen. This pa-per mainly introduces the permeation mechanism and preparation methods of palladium alloy membrane, and the researching status of the binary and ternary of palladium alloy membranes, also briefly introduces several palladium alloy membranes currently the most widely concerned, including Pd-Ag alloy and Pd-Y alloy, Pd-Cu alloy, Pd-Ag-Au alloy etc.KeywordsPalladium Alloy Membrane, Hydrogen Purification, Binary Alloy, Ternary Alloy钯合金氢渗透膜的研究进展赵 展，胡石林，叶一鸣中国原子能科学研究院，北京收稿日期：2017年7月3日；录用日期：2017年7月11日；发布日期：2017年7月14日摘 要随着科技的发展，氢气在化学化工、食品医疗以及核工业领域中的需求量越来越大，对纯度的要求也越赵展 等来越高。
钯合金膜由于具有较高的氢气渗透性，良好的热稳定性、化学稳定性及机械强度，以及对氢具有单一选择性等优点，成为了目前氢提取、分离和纯化的主要方法。
本文主要介绍了钯合金膜的氢渗透机理、制备方法，以及二元及三元钯合金膜的研究现状，对目前受到最广泛关注的几种钯合金膜进行了简要的介绍，包括Pd-Ag 合金、Pd-Y 合金、Pd-Cu 合金、Pd-Ag-Au 合金等。
关键词钯合金膜，氢纯化，二元合金，三元合金Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言随着科技的发展，氢在工业生产中的地位愈发重要，人们对氢的需求量也越来越大，对纯度的要求越来越高，在精细有机合成、冶金和电子工业、食品工业和医疗工业以及一些科学实验中，都需要用到高纯甚至超高纯氢气。
在核工业领域中，同样涉及到氢(同位素)纯化工艺的应用。
在聚变反应堆运行时，由于高温等离子气体对反应堆材料的烧烛，等离子排除气中存在大量He 、N 2、O 2、Q 2、CQ 4、NQ 3 (Q 表示H 、D 、T)，这些气体的积累会导致等离子室温度降低，影响聚变反应的持续进行。
因此，必须及时除去杂质气体，同时回收其中含有氘氚成分的气体进行循环利用[1]。
在Candu 型反应堆中，重水作为反应堆的慢化剂和冷却剂，运行时由于中子照射将不断产生氚，从重水堆的含氚重水中提氚，成本低、效率高，是一种稳定的氚来源。
以我国秦山核电站三期为例，其氚的生成量估计每年可达200 g 。
同时，通过对重水中的氚进行提取，不但可以降低动力堆放射性辐射水平，而且可以对重水进行升级，对提高资源利用率、保护环境安全及人员安全都具有重要意义[2]。
由于氚具有放射性，相较于氕、氘而言，氚纯化对工艺的要求更苛刻。
钯合金膜由于具有较高的氢(同位素)气渗透性，良好的热稳定性、化学稳定性及机械强度，以及对氢(同位素)具有单一选择性等优点，成为了目前氢(同位素)提取、分离和纯化的主要方法。
2. 渗透机理科研人员对于钯及其合金膜的渗氢机理进行了广泛的研究，普遍的观点认为它的渗氢过程遵循溶解-扩散(solution-diffusion)机理，氢气从膜的高压侧向低压侧渗透，如图1所示。
具体过程包括以下七个步骤[3]：(a) 高压侧氢气分子扩散至金属膜表面，(b) 氢气分子在金属表面被吸附并解离为氢原子，(c) 氢原子在金属内部晶格中溶解，(d) 氢原子在金属内部向低压侧表面扩散，(e) 氢原子在金属表面结合成氢分子，(f) 氢气分子从膜表面脱附，(g) 氢气分子在表面扩散并离开(图2)。
氢气在钯膜中的渗透扩散达到稳态时，若在氢的渗透过程中氢在钯内的扩散过程是氢气渗透过程的速率控制步骤(即膜厚 > 10 μm ，表面洁净未发生毒化作用)，氢气扩散速率F(mol·s −1)由Fick 定律及Sievert 定律推导表示为：()n n h l PP A F t−=Π赵展等Figure 1. Hydrogen permeation through a Pd membrane图1. 钯膜氢渗透示意图Figure 2. Solution-diffusion mechanism图2. 溶解-扩散机理式中，Π为扩散系数，mol·m−1·s−1·Pa−n；A为膜面积，m2；t为膜厚度，m；P h、P l分别为钯膜高、低压两侧的氢分压；n为压力指数，由Sievert定律n = 0.5。
若膜厚度较小(<1 μm)或表面污染增加时，表面过程在氢气渗透过程中逐渐发挥作用，成为速率控制步骤，压力指数n = 1；表面过程和体相过程共同控制氢气渗透时，压力指数n = 0.5~1。
此外，受浓差极化、外扩散阻力、膜操作压力、温度条件、载体阻力及膜致密性等因素的影响，氢气渗透速率都可能偏离Sievert定律。
因此，氢气在钯膜中的渗透扩散过程十分复杂[4] [5]。
3. 制备方法按结构的不同，钯合金膜主要分为自支撑膜和支撑体复合膜。
支撑体复合膜由于具有提供机械强度的多孔基体作为支撑体，其所需要的金属层厚度比自支撑合金膜薄得多，因此氢渗透性更高，成本更低，因此本文主要介绍支撑体复合膜的制备。
赵展等用于制备钯(合金)氢渗透膜的多孔支撑体材料主要有两种，多孔金属支撑体和多孔陶瓷支撑体。
多孔陶瓷支撑体具有更好的表面性质，可以承载更薄的选择透过层，但同时，陶瓷载体的机械强度较低，相较于金属而言更脆。
目前，商用的陶瓷支撑体多为多孔陶瓷管或中空纤维。
管状陶瓷支撑体主要由两部分组成：经过挤压处理的多孔陶瓷基体以及通过溶胶-凝胶法等技术覆盖于基体之上的光滑、多孔的陶瓷层。
相较于陶瓷而言，金属支撑体机械强度更高，且热膨胀系数与钯(合金)相近，支撑体与钯(合金)层的热稳定性更好，但就目前已经商业化的金属支撑体(主要为管状)而言，其表面性质较差，并且金属支撑体与钯(合金)层之间存在金属间扩散，使渗透性降低。
目前多孔陶瓷支撑体(主要为多孔氧化铝)的应用更为广泛。
复合钯(合金)膜的制备主要在于将钯及其他金属负载于支撑体上。
目前主要的制备方法有物理气相沉积法(PVD)，化学气相沉积法(CVD或MOCVD)，化学镀(Electroless plating)，电镀(Electroplating)以及扩散焊接(Diffusion welding)等技术[4]。
每种技术都有各自的优势和缺点，因此，在制备钯合金膜时针对所使用载体的性质选用合适的沉积方法是十分必要的，这样制备出来的复合膜性能会更好。
3.1. 物理气相沉积(PVD)物理气相沉积(PVD)主要包括磁控溅射、热蒸发、脉冲激光蒸发等方法，是指用物理的方法，在真空条件下将材料表面汽化成原子、分子或部分电离成离子，并通过气相(蒸汽或等离子体)过程，在材料或工件表面沉积一层具有某些特殊性能的薄膜。
PVD技术是制造金属合金和化合物薄膜的一种通用的技术，可以得到较薄的膜层(<1 μm)。
对多组分的合金，由于各组分金属的分压不一样，汽化速率不相同，直接沉积合金膜则较难实现，可依次沉积各组分而后经高温热处理使多层不同材料的膜的组成均匀化，各组分的比例由气化速率来调节。
PVD法拥有更快的沉积速率，并能更加方便简单地控制薄膜的厚度及组成，但设备费用较高，所得到的钯(合金)膜厚度不均匀。
3.2. 化学气相沉积法(CVD)化学气相沉积装置由反应物供应系统、气相反应器和气流传送系统组成，其过程是分子水平上的气-固相反应，即将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。