钯金Pd被广泛应用于氢同位素处理工艺中，因为钯氢体系的同位素效应最强。钯及其合金对氢同位素具有明显的同位素效应，分离因子大于其他金属或合金，因此，在聚变燃料循环和氘处理工艺中，常被用作氢同位素分离和纯化的首选材料。

钯金Pd是面心立方结构的吸氢金属，氢原子在钯晶格中占据八面体间隙。钯的氢化过程如下：氢分子首先被钯表面吸附，随即离解成原子，原子氢溶入钯金属内部，形成所谓的固溶体，当溶入的氢不断增加时，会出现相变，形成氢化物相，氢同位素在钯中的溶解行为均表现为吸附-解离-溶解，但由于在气相与钯晶格中的零点能和振动能不同，它们在钯中的溶解度表现出明显的同位素效应，即使在室温下，钯也表现出明显的同位素效应。在给定的氢压力下，同位素越轻，溶解度越大。钯金的氢同位素分离因子与温度关系比较大，钯Pd具有正同位素效应，钯氢体系的同位素效应随温度而改变，温度越高，同位素效应越小，温度越低，同位素效应越大。

纯钯经活化及重复吸氢/解吸循环后会粉化细小粉末，引起分离柱阻塞和过滤片堵塞，因此，必须采用一些基质材料来支撑钯氢化物，使钯弥散在较大的颗粒中，或制成钯的合金。钯涂覆在硅藻土、氧化铝、多孔陶瓷等上，就不会出现粉化，而钯Pd的吸氢特性也不会改变。在氢同位素分离工艺中，钯常以下面几种形式存在：涂钯硅藻土，涂钯氧化铝和钯碳合金等。

涂钯硅藻土也可以用于氢同位素的纯化，涂钯硅藻土纯化的氢同位素纯度大于99.99%。利用钯金属易溶解氢的特点，薄壁钯管被用作氢同位素的纯化器，气体混合物通过钯膜可生产出高纯氢。半导体工业中用厚的钯膜对氢进行特殊纯化后达到的纯度6N-7N（摩尔）级。为了增加氢的渗透量，研制了各种薄的钯膜，纯化后氢同位素的纯度达到2N-3N级。尽管纯钯是一种较好的氢同位素纯化薄膜材料，但在吸/放氢循环时，钯氢化物反复发生相间的相变，相变过程伴随有钯晶格的膨胀和收缩并产生应力，易导致薄膜变形、硬化和开裂等，所以，不宜直接使用。