文 献综 述

1.高纯氢气的应用

能源与环境是本世纪的两大主题, 氢能源作为无污染的可再生能源,受到全世界的日益关注,”氢经济”正在逐渐走进人们的生活。氢气在工业中用途广泛。广泛应用于石油化工、半导体、电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、航空航天工业等领域。

在电子工业，一些电子材料与衬底的制备、氧化与外延工艺及化学气相淀积（CVD）中，均采用氢气作为反应气、还原气或保护气。半导体集成电路的生产对气体纯度要求很高，如氧杂质的允许浓度为10^-12等。微量杂质的”掺入”，将会改变半导体的表面特性，甚至使产品成品率降低或造成废品。在制造非晶体硅太阳能电池中，也需要用到纯度很高的氢气。非晶硅薄膜半导体是国际上近些年来新研制成功的材料，在太阳能转换和信息技术等方面已展示出了极大的应用前景。光导纤维的应用和开发已经规模使用，石英玻璃纤维是光导纤维的主要类型，在光纤预制棒制造过程中，需要采用氢氧焰加热，数十次沉积，这些都要求使用高纯度的氢气。其要求氢气的纯度为99.999%。

在浮法玻璃生产工艺中，使用的气体有氢、乙炔、氧和氮。浮法玻璃生产时，为使锡槽中液态锡不被氧化，需采用氮氢混合气对锡槽进行保护，此时对使用的气体纯度很高，其中氢气的纯度为99.999%。

在食品加工工业，许多天然食用油具有很大度的不饱和性，需要经氢化处理后，产品才能稳定贮存，并抵抗细菌的生长，提高油的黏度。植物油加氢所用到的氢气，要求纯度极高，需严格提纯后方可使用。食用油加氢产品可用于制作人造奶油和食用蛋白质等。非食用油加氢可用作生产肥皂和畜牧业饲料的原料。

在空间技术与燃气应用上。高纯氢气可作为航空燃料，它不仅能满足航空燃料的诸多要求，而且不对环境产生污染。用氢气做燃料在许多方面比烃类燃料更优越，国外20世纪60年代开始研制用氢气作为汽车燃料，常规内燃机经少许修改就可用氢气做燃料。氢作为洁净能源，是未来发电、燃料电池、电动汽车的最佳燃料。燃料电池是将氢燃料与氧化剂的化学能直接转化为电能，转化效率高，生成物为水，无污染产生，被誉为”零排放”。

高纯氢气还可用于核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂，可以做气相色谱氢焰化验原料。

2.高纯氢气的制备方法

制备高纯氢气主要方法有变压吸附法(PSA)、低温吸附法、低温吸收法、深冷法和膜法等。

2.1变压吸附法(PSA)

变压吸附法是利用在温度一定条件下,吸附剂的吸附容量随其分压的增大而增多的原理，当减压或抽空时则解吸,可使吸附剂再生。选用难以吸附氢的吸附剂在常温下吸附氢源中的杂质,以实现氢与杂质的分离。常用的吸附剂主要有活性氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭等。