《表1 5B族金属与纯Pd的热力学参数和渗氢性能[9]》

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《"5B族(Nb,V和Ta)合金渗氢膜的研究进展"》

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经过近30年的研究，钯及其合金（如Pd-Ag/Cu/Au）已成为目前应用于氢分离（或渗氢）领域唯一商业化的合金膜，经分离后的氢气纯度高达99.999%。然而，钯资源稀缺且价格昂贵（～35万元/千克），不适合大规模生产，亟待开发低成本、高渗氢性能的新型金属膜材料[7-8]。为了解决上述问题，各国学者纷纷将目标瞄准了价格低廉且氢渗透性能更高的5B族金属（Nb、V和Ta等）并进行了大量研究。然而，由于上述纯金属的氢化物生成焓变（ΔH）相对较低（如表1所示[9]），导致其在氢气环境下易形成氢化物，引发严重的氢脆问题，从而使金属膜发生脆性断裂，不可避免地造成氢气提纯失效[10-13]。因此，采用新工艺（或方法）来改善5B族金属及其合金膜的抗氢脆和渗氢性能成为当今膜科学领域的重要研究方向之一。另外，上述合金膜距离美国能源部[14]提出的标准（特定温度和压力(250～500℃，100 k Pa）下渗氢流量为150 m L/（cm2·min），且持久性大于5年)相差较远，开发新型渗氢合金膜迫在眉睫。其中，如何在提升合金膜渗氢性能的同时，保持其优异的抗氢脆性能是当前渗氢合金膜领域面临的主要问题，成为当前研究的焦点。