氢气纯化是指利用物理或化学的方法去除氢气中杂质的过程。这一过程对于保障安全以及满足现代工业对高纯度氢气的需求至关重要。
目的
氢气纯化的目的是为了去除氢气中存在的杂质，这些杂质可能带来安全隐患，甚至导致爆炸。此外，随着半导体工业、精细化工和光电产业的发展，对高纯度氢气的需求日益增长，这也推动了氢气纯化技术的进步。
技术方法
膜分离技术
钯膜扩散法
钯膜扩散法是在一定的温度条件下，利用钯膜的选择性透过性能，使得氢分子分解成氢原子并扩散至膜的另一侧重新组合形成氢分子，从而实现氢气的纯化。这种方法可以获得高达99.9999%的纯度，但由于钯属于贵金属，成本较高，仅适用于小型且对氢气纯度要求极高的场合。
有机中空纤维膜扩散法
有机中空纤维膜扩散法利用聚砜、聚酰亚胺、聚碳酸酯等材质的中空纤维膜，通过膜两侧的压力差来驱动氢气的分离。这种方法广泛应用于合成氨弛放气、甲醇厂放空气和石油炼制过程的各种尾气的氢气回收。
低温分离
低温冷凝
低温冷凝法是基于氢与其他气体沸点差异较大的原理，通过降低温度使除氢以外的所有高沸点组分冷凝为液体，从而实现氢气的分离。这种方法适用于氢含量30%-80%的原料气回收，能够获得90%-98%的纯度。
低温吸附
低温吸附法可以从电解氢或纯度为99.9%的工业原料氢气中制取纯度达99.999%-99.9999%的高纯氢和超纯氢。这种方法通常采用双塔流程，其中一个塔用于吸附，另一个塔则进行再生，周期性切换，实现连续工作。
变压吸附
变压吸附（PSA）技术是一种简单的工艺流程，其自动化程度高，操作维护费用低，产品纯度可调性强。这种方法可以通过改变压力条件，选择性地吸附高沸点杂质组分，而让氢气得以释放，从而实现氢气的纯化。
金属氢化物法
金属氢化物法利用贮氢合金对氢的选择性，生成金属氢化物，从而将氢气中的其他杂质浓缩并排除。这种方法可以生产出纯度达99.999%的高纯氢。
催化脱氧法
催化脱氧法使用钯或铂作为催化剂，促进氧和氢反应生成水，随后通过合成沸石干燥脱水，特别适用于电解氢的脱氧纯化，可制得纯度为99.999%的高纯氢。
分子筛
分子筛在半导体生产中是一种常用的净化剂，能够有效去除氢气中的水分以及其他有害杂质。分子筛之所以能够起到净化作用，是因为其独特的微孔结构，能够选择性地吸附小于孔径的分子，从而实现分子级别的筛选。
参考资料
氢气纯化.豆丁网.2024-10-23
第06章 氢的纯化.豆丁网.2024-10-23
氢气纯化.道客巴巴.2024-10-23