氘气的制备方法之一重水电解

通过分析不难看出，每一种技术的特点和特征以及制备浓度和纯度都有所不同。液氢精馏技术制备氘气使用的精馏装置比较昂贵，且能耗问题突出，技术复杂，经济性方面有所欠缺，但如果资金充足，该技术适合大规模生产。电解重水技术设备简单，小规模比较经济，但若大规模应用，需要面临高能耗问题，电解能耗无疑会增加成本，并且重水属于战略物资相对较为昂贵，所以成本控制难度较大。气相色谱法利用了贵金属，虽制备效果比较理想，但性价比较差。激光制备技术属于新型氘气制备技术仍处于研究阶段，相关技术和设备尚未成熟。当前我国还没有氘气制备工业化装置，大多氘气制备技术都处于实验研究阶段。氘气制备过程中必须合理选择氘气制备技术，结合实际情况科学确定。 

　　虽然重水电解技术电解过程中能耗较高，但重水电解技术相关理论和制备设备相对成熟，且制备的氘气纯度很高，后期处理成本会有所降低，所以当前氘气制备主要还是采用重水电解技术。目前市场上采用的重水电解技术主要分为：固体聚合物水电解、碱性水电解、固体氧化物水电解三大类。其中相对成熟的技术是碱性水电解技术和固体聚合物电解技术，大多小规模实验室使用这两种技术制备氘气，输出量能够达到150～1000mL/min，且操作工艺简单，应用灵活，是当前氘气制备首选技术。 

　　重水电解技术应用过程中最大的技术问题是氘气纯化、去杂质问题。通过这种技术制备氘气，其中主要包括的杂质有：HD、O2、N2以及少量D2O杂质等。该技术制备氘气过程中杂质氮主要气来自空气在重水中的溶解和管路渗透。要降低产品氘气中的氮含量，必须做好密封处理，保障设备密封性，通过加压降低重水中的氮气含量，达到降低氘气中氮气含量的目的。另一方面，想要降低氘气制备过程中的杂质氧气，应加强对管路系统引入氧的控制。目前脱氧技术已十分成熟，氘气净化过程中可使用脱氧催化剂达到去除杂质氧气目的。主流脱氧催化剂有：活性氧化铝镀钯、铜系催化剂、钯分子筛、钯炭纤维催化剂、镍系催化剂等。除此之外，HD的去除也十分重要，HD是电解重水氘气制备中最大的杂质。去除HD通常使用热循环吸附工艺（TCAP），工作介质Pd-Al2O3。利用活性氧化铝、分子筛等催化剂在低温下的氢同位素分离也能降低HD含量。在氘气制备过程中只有有效去除杂质，才能得到高纯度的氘气。