氢氦分离技术

吸氢材料就像海绵吸水那样能可逆地吸放大量H₂。一旦H₂与吸氢材料接触，即能在其表面分解为H原子，然后H原子扩散进入材料内部直到与材料发生反应生成氢化物。此时，H₂即以原子态储存在吸氢材料结晶点内（四面体与八面体间隙位置）。吸氢材料是一种实现可逆吸放H₂的材料，具有H₂吸附量大，储存压力低、装置体积小，方便在有限空间内使用等显著的优势。当外界压力和温度合适时，氢化物会分解可逆放出纯度99.999%mol以上的氢气，氢化物重新分解反应回到材料本征态。

使用吸氢材料对H₂/He混合气体进行处理，材料吸收混合气中的H₂，将He排出，从而实现H₂和He分离。吸收饱和的材料床体切换进入再生工序，通过对材料进行加热即可将吸收的H₂放出，实现吸H₂材料的再生。

H₂和He分离材料是一种实现可逆吸放H₂的材料。选择性吸收H₂时，H₂与材料发生化学反应生成氢化物，从而将气态的H₂以固态形式储存起来。当外界压力和温度合适时，氢化物会分解可逆放出纯度99.999%vol以上的H₂，氢化物重新分解反应回到本征态。

睿分科技自主研发的新型吸氢材料，由钛、锰、锆、镍、钒和多种稀土/稀有金属组成；同时，采用真空感应熔炼制备，制造工艺简单。该特种材料可在-20～120℃（更高温度下，具有固体压缩机的功能，释放H₂的压力可达10MPa）下对H₂进行纯化，工作温度比Zr-Mn-Fe特种材料低300℃以上，且一次纯化可将H₂中的N₂和O₂等杂质气体的含量由几百ppmv降低至100ppbv以下，H₂纯化到6N级，适用于泛半导体产业、氢能源、气相色谱等诸多需要超纯H₂的领域和场合。

氢氦分离技术的优点包括但不限于以下几点：

1 安全性高

对于He和H₂的分离，常规方案是额外加入O₂，然后通过氧化铜或钯催化或者燃烧将H₂氧化成H₂O，然后再分别除H₂O、过量的O₂，从而实现把He中H₂净化的目的。

• 1.1 传统技术的安全风险

H₂爆炸极限约为4~76%mol，直接燃烧或者催化氧化而导致爆炸的风险极高。同时，由于H₂浓度和流量较大，发热量巨大，非常危险。

• 1.2 合金法的高安全性

合金法采用特种合金材料分离H₂和He，不需要进行燃烧，整个分离过程可在循环水的环境和温度下进行，非常安全。

2 操作弹性大，技术风险小，性能可靠

• 2.1 传统技术的技术风险

无论是燃烧还是催化氧化，O₂的量是根据H₂的量来计算的，上游的流量和含量波动会造成工艺的波动，带来技术问题和安全问题。

另外，由于H₂浓度处于爆炸范围内时，需要多级稀释或者回流。其次，流程较复杂、H₂和O₂等，安全性和性价比较低。另外，加O₂催化燃烧的方式要格外增加制O₂站、除O₂塔、干燥脱水塔等，流程复杂且安全监管严格。

• 2.2 合金法整个过程中不引入其他气体

催化氧化法除He中H₂，由于要主动引入O₂会带入空气中的其他微量杂质，导致最终He的浓度不达标。

• 2.3 合金法的技术容忍度极高

合金法采用特种合金材料分离H₂和He，适用于任何比例的H₂/He，而且整个过程中不引入其他气体，即使上游的气体组分变化或者波动，也不会影响工艺的稳定性和安全性。

3 节约能源和资源，经济性好，符合碳中和、碳减排

• 无论是燃烧还是催化氧化，需要配置一系列的附属装置并且产生大量固废，不仅投入巨大（尤其小流量经济性更差），同时浪费了大量的H₂，是对于资源和能源极大浪费。同时，由于附属装置的铺设，会占用较大的土地资源。

• 合金法采用特种合金材料分离H₂和He，而不是催化燃烧法除去He中的H₂，而是实现了完美的分离，副产物超纯H₂既是一种高效的燃料，也是一种重要的化工原料，同时也是一种电子工业常用的气体。

膜分离技术

气体分离膜是一种特殊的高分子材料或者无机材料，当两种或两种以上的气体混合物通过时，由于各种不同气体在材料中溶解度和扩散系数的差异，导致不同气体在材料中相对渗透率的不同。根据这一特性，可将各种气体分为“快气”和“慢气”。当混合气体（如空气）在驱动力--材料两侧的压力差作用下，渗透速率相对快的气体如水（H₂O）、氢气（H₂）、氦气（He）、二氧化碳（CO₂）等透过材料后在材料中的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体如甲烷（CH₄）、氮气（N₂）、一氧化碳（CO）和氩气（Ar）等气体则在材料滞留侧被富集，从而达到将混合气体分离之目的。当以加压后的原料氦气为气源时，氦气等惰性气体透过材料后在材料的渗透侧被收集，空气等慢气在材料滞留侧被富集排出。RF-MFH系列装置正是利用这一原理通过高分子材料制成的多束半渗透中空纤维丝进行各类气体分离。相对于传统的膜组规格，睿分科技特殊定制更为安全、稳定的气路和接头方式。

膜技术的优点包括但不限于以下几点：

1. 动作迅速，操作简单，开机后短时间内即可得到合格的产品气；

2. 占地面积小，可以完全实现模块化配置和组合；

3. 膜组件没有运动部件，故障率低，运行可靠性高；

4. 以多级方式灵活地获取最大回收速率，实现现有生产工艺的优化与替代；

5. 产品气的纯度、流量和压力具有高稳定性； 

6. 在最低产品气损失率的工况下，可以将产品气提纯到超过99%mol纯度。

系统微污染和安全控制

依据材料科学与工程、表面处理工艺等原理，运用机械设计、高纯施工、微污染检测等技术手段，保障电子级气体在输送过程中的纯度和品质。

依据流体力学、热力学、传热学等原理，精密控制气体流量、温度、压力和成分等参数，满足对工艺参数精密控制要求和系统可靠性要求。

依据工艺安全管理体系，依靠极高效、极精准的气体泄露侦测器件、模块及软件管理系统，评估气体系统的危险性和可操作性；通过对关键控制点的监控，降低安全风险，避免对人员、设备和环境的破坏。