高性能氢气分离膜材料属于卡脖子关键技术，在芯片生产用超纯氢气提纯、低成本绿氢制取和发电以及提氦等领域有重要应用前景。2023 年该研究方向入选辽宁省成果推介重点项目，首批入选大连市科技成果库，并属于所十四五规划主攻方向。 李慧研究员和团队长期从事该材料的制备和应用研究，经过 20 年的研究，解决多项制备和应用难题，于 2022 年实现该材料的规模化应用，获得用户的积极评价。在突破膜材料稳定性的基础上，目前处于快速示范和放大阶段。 l 我国芯片、LED 等生产中，纯化器 92% 被国外垄断，形成很高的行业壁垒，其中钯膜纯化器可以解决氩气等难以脱除的难题，是一项卡脖子装备技术。我们团队开发的钯复合膜解决了稳定性和成本等关键问题，实现全自动操作、一键启动，并根除断电、氢脆等隐患，为芯片、钻石生产等提供超纯钯膜提纯器（7-9N）, 总订单 60 台，最长使用一年半，获得用户的积极评价。产品通过欧盟 CE 认证，相关成果被央广网等权威媒体报道。获得辽宁省揭榜挂帅等项目支持。另外，钯膜材料用于多晶硅循环氢气的纯化，可以阻挡 B、P 杂质在硅上的沉积，从而实现电子级多晶硅的生产（前期示范拿到用户使用证明），目前正与相关企业对接。l 氢气储运是影响氢能大规模应用的关键瓶颈。将钯膜纯化与甲醇重整、氨分解结合，可以实现氢气的现产现用，解决氢气的储运、安全和成本的关键问题。交通运输部等四部门和发改委都出台文件支持甲醇和氨在船舶、分布式发电中的应用。李灿院士正在推进的液态阳光加氢站采用我们团队开发的钯膜提纯技术，可以实现制氢装置的超小型化（是传统甲醇制氢和变压吸附装置的 5% 以下），并解决 CO 超标和动态响应等问题，相关成果入选 2022冬奥会示范项目。目前工业上氨分解制氢的温度高达 820℃，而且氢氮本质上未分离。我们团队开发低温氨分解制氢膜反应器，实现 400℃下接近完全转化（美 / 荷兰 / 韩国报道温度为 450℃），而且氢气中残氨浓度达到燃料电池用氢气的国标要求，具备小型移动制氢应用前景。紧凑低温氨分解膜反应器制氢技术，在分布式制氢等领域有广泛的应用前景。l 天然气提氦是我国的十大工程技术难题之一。BOG 闪蒸汽以及天然气下游合成氨尾气中含有大量的氢气和氦气，传统的变压吸附技术无法将氢气和氦气分开，钯膜刚好可以解决这一难题。我们的钯复合膜方案通过专家论证和前期试验验证。 材料研究：原创钯复合膜制备以及缺陷修复等多项关键技术，解决其制备和应用难题。国际上钯复合膜以陶瓷载体为主，存在机械强度、密封以及由于陶瓷和钯膨胀系数不一致导致稳定性差等难题，我们团队率先开发不锈钢负载钯复合膜，解决上述难题，开发独有的孔道修饰技术，实现不锈钢载体上超薄、高选择性钯复合膜的制备，并首次建成规模生产线。透氢性能达到美国能源部 DOE2015 指标要求，可以将 75% 的氢气提纯到 99.9998%，在国际上处于第一梯队。提高钯膜的稳定性和使用寿命。实现 19000h 的长期稳定运行（国际同类材料报道只有 4000h），以及 350次以上的快速升降温循环，满足燃料电池快速启动的要求。400℃下耐压能力达到 80 bar。

研究目标：（1）金属钯膜可以为芯片、LED、光刻机等生产提供 10 N 以上的超纯氢气，目前几乎完全依赖进口，属于我国的一项卡脖子技术，希望实现对进口产品的超越和规模化替代。（2）绿氢制取和发电。希望实现对关键纯化技术的自主可控，以及车船和移动电源等方面的规模应用，分布式制氢解决燃料电池 / 内燃机的储氢瓶颈问题。（3）氦气提取等。希望原创开发提氦工艺并实现规模化应用。