隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，人類消耗了大量的化石能源。同時，傳統(tǒng)燃料燃燒時所帶來的環(huán)境污染問題也日益明顯，并加劇了溫室效應(yīng)。因此尋找替代能源與清潔能源顯得日益緊迫。氫能源是綠色能源、發(fā)展氫能源汽車是列入政府工作報告的國家戰(zhàn)略。近年來氫氣的需求量也在迅猛增加，尤其是氫燃料電池、電子信息、半導(dǎo)體、LED照明和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(超)純氫氣(純度＞99.9999％，即6N)分離純化技術(shù)提出了新的要求。

目前常見的氫氣分離技術(shù)包括變壓吸附、深冷分離和膜分離等，其中前兩種技術(shù)已經(jīng)在大規(guī)模氫氣分離方向獲得廣泛應(yīng)用，但是鑒于分離過程吸附平衡和相平衡的限制，其氫氣純度很難達(dá)到超高純度氫氣要求。由于鈀及其合金膜對氫氣具有獨特的選擇透過性，且理論上非氫氣體無法透過，因此鈀膜分離技術(shù)已成為目前制備超高純度氫氣的最佳方案之一。然而在推廣應(yīng)用過程中，諸多因素限制了鈀膜的應(yīng)用領(lǐng)域：1)價格昂貴；2)容易產(chǎn)生氫脆甚至造成鈀膜的扭曲變形。

將液體鎵(Ga)夾在兩片多孔碳化硅載體之間的液體金屬膜可望用于分離純化氫氣，其成本比鈀低一個數(shù)量級，且可避免出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。然而受限于碳化硅載體表面的粗糙度，液態(tài)金屬鎵層的厚度維持在200微米以上，故如何制備超薄、連續(xù)、穩(wěn)定的液態(tài)金屬膜迫在眉睫。

本申請?zhí)峁┝艘环N支撐體/隔離層/浸潤層-液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的超薄液態(tài)金屬復(fù)合膜及制備方法，解決了上述目前氫氣分離的液態(tài)金屬膜所存在的問題。

本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案是：

一種超薄液態(tài)金屬復(fù)合膜，含有：多孔陶瓷膜支撐體；和隔離層，形成在多孔陶瓷膜支撐體的表面上；和浸潤層，形成在隔離層表面上；和液態(tài)金屬層，形成在浸潤層。

本發(fā)明提供了一種超薄液態(tài)金屬復(fù)合膜的制備方法，包括：

多孔陶瓷膜支撐體的制備步驟；隔離層原料的配制步驟，及在多孔陶瓷膜支撐體表面形成隔離層的制備步驟；浸潤層原料的準(zhǔn)備，及在隔離層表面形成浸潤層的制備步驟；液態(tài)金屬層原料的準(zhǔn)備，及在浸潤層上形成液態(tài)金屬層的制備步驟。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明的超薄液態(tài)金屬復(fù)合膜設(shè)計為支撐體/隔離層/浸潤層-液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)，其中，浸潤層可以完全被液態(tài)金屬浸潤，可通過控制浸潤層的厚度進(jìn)而形成超薄、均勻的液態(tài)金屬膜；支撐層為浸潤層提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以應(yīng)對氫氣分離過程中的滲透壓力；隔離層可防止液態(tài)金屬向支撐層擴(kuò)散。采用該結(jié)構(gòu)可避免氫脆等固態(tài)金屬膜所存在的問題，且價格較低。

本發(fā)明的超薄液態(tài)金屬復(fù)合膜厚度較薄，液態(tài)金屬層可低于2μm，且氫氣滲透通量大，比目前所報道的鎵液態(tài)金屬的最高通量高2倍以上。