2.2.1 鈀膜氫脆化現象與合金選擇
儘管純鈀膜具有非常好之透氫效果，但在氣體分離方面還是有些先天上的問 題:
1. α-β 相變化:
由圖 2.7 可知，當溫度低於 298°C、氫氣壓力 20 大氣壓以下時，鈀隨著溶氫 量的增加會從原本之α 相逐漸轉成 β 相，雖然二相皆為 FCC 結構，其晶格常數 卻不一樣，室溫下的α 相晶格常數為 0.389 nm，而 β 相為 0.410 nm[31]，當鈀膜 於不同之溫度、氫氣壓力反覆操作時，鈀膜會產生相變化，體積的膨脹或收縮都 會造成晶格扭曲，導致膜破損而漏氣。
圖 2.7 不同溫度及氫氣壓力之氫於鈀之溶解度相圖[4]
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2. 鈀膜氫脆化:
當鈀膜持續的曝露在氫氣氣氛中時，會失去其原本金屬延展性，稱作氫脆化，
此現象會讓膜出現裂損，造成漏氣[32]。
3. 鈀膜毒化:
若鈀膜操作在含有 CO、H2S 環境之下，將會使鈀膜不具有透氫效果，此稱 為鈀膜毒化現象[33]。以 H2S 為例，鈀易在表面與 H2S 反應成 Pd4S，然而 Pd4S 不具有透氫效果，且又會佔據鈀膜表面氫氣催化之位置，造成整體之流量降低，
Miller 研究指出，在含有 1000 ppm 之 H2S 環境下，其透氫率為純氫氣的十分之 一[34]。
Uemiya、Bryden、Jun 等人分別發現添加銀、鐵、鎳與鈀形成合金，可以有 效的解決上述純鈀膜之問題[35-37]。
針對鈀膜 α-β 相變化問題，Uemiya[38]提出若添加 1B 族晶格較鈀大之金屬 時，可以降低其操作溫度。例如在鈀加入銀形成鈀銀合金時，因為銀之晶格常數 比鈀大，因此溶入鈀中可以撐大鈀之晶格至 0.396 nm，相變化時晶格差異變小，
因此膜破損可降低，尤其若銀添加至 23 wt%時，其操作溫度可降至室溫[39]。
圖 2.8 為室溫下相變化晶格差異與鈀銀鎳組成關係圖。
圖 2.8 室溫下相變化晶格差異與鈀銀鎳組成關係圖[4]
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另外 Morreale 發現鈀銅合金可以有效的抗 H2S 毒化及減少氫脆化[40]，當銅 含量佔鈀銅合金 30 wt%時，在 1000 ppm 之 H2S 氣氛下操作，其透氫率只下降了 10%。最新研究指出純鈀膜也在 1000 ppm 之 H2S 氣氛下操作時，其鈀膜表面會 生成厚度約 6.6 μm 之 Pd4S，若是銅為 47 wt%之鈀銅合金時，其表面會生成約 3 nm 之鈀銅硫複合膜，雖然說此膜對氫無催化效果，也無法透氫，但可以形成一層保 護膜，避免整體被毒化，且在氫氣下可以移除[41]。
鈀膜合金化除了上述幾個優點外，也有研究發現合金化在特定比例下可以使 整體之透氫效果增加[42, 43]。以鈀銅合金為例，添加銅在 40 wt%之前，其鈀銅 合金膜之透氫率是下降的，因為銅會佔據鈀膜表面之氫催化位置，使溶氫量下降，
直到銅為 40 wt%時，可以得到最高之透氫率，主要原因是此時之鈀銅合金由 FCC 相轉成 BCC 相，在 BCC 相中氫原子是以四面體位(Tetrahedral site)擴散，氫原子 易移動，擴散係數提高。
圖 2.9 為不同鈀合金含量對透氫率之影響。實際上滲透係數與溶解度、擴散 係數乘積有關，但二者是成反比關係，因此透氫率都會有一個最大值存在，例如 鈀銀合金在銀含量為 23 wt%時之透氫率約是純鈀膜的 1.7 倍。
圖 2.9 不同鈀合金含量對透氫率之影響[11]
14 外提供電力，因此無電鍍又可稱為化學鍍(Chemical plating)。
無電鍍法具有下列幾個優點:
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