质子导体陶瓷膜用于氢分离的研究进展

氢气因来源广、能量密度高和无污染等优点,有望成为未来的主要绿色燃料之一。发展“氢经济”需要建立生产、提纯、储存、利用和回收等完整的技术与产业链,其中,从含氢混合气中提纯氢气仍具挑战性,特别是从含碳的稀释氢混合气中提纯氢气。与传统的氢气分离技术相比,质子导体陶瓷氢分离膜因具有耗能低、稳定性良好、机械强度高、操作简单和膜材料便宜等众多优点而备受关注。质子导体陶瓷氢分离膜技术作为“下一代”的氢分离技术,在氢气纯化市场中显示出了巨大的应用潜力。综述了钙钛矿基质子导体的传输机制、陶瓷氢分离膜的工作原理及研究进展,并对氢泵、单相质子导体陶瓷氢分离膜和双相质子导体陶瓷氢分离膜进行了讨论和总结。最后,对质子导体陶瓷氢分离膜的挑战和未来发展方向进行了阐述和分析。

阴极支撑型固体氧化物燃料电池的制备与测试

采用固相反应法合成A缺位的(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM95)作为阴极材料,Zr0.9Sc0.1SO1.95(SSZ)商业粉体作为电解质材料,溶胶-凝胶法合成的La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3-(LSCrM)作为阳极电催化材料,利用流延、共烧结及浸渍法得到结构为LSCr M-CeO2|SSZ|3YSZ-LSM95的阴极支撑型固体氧化物燃料电池,分别在氢气气氛和甲烷气氛中进行电化学性能测试.结果表明,浸渍0.11 g·cm^-2CeO2的LSCrM-CeO2|SSZ|3YSZ-LSM95单电池在以CH4为燃料时,600、650、700、750和800℃下的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 m W·cm^-2,表现出一定的电化学性能和较好的稳定性.

Bi_(0.7)Er_(0.3)O_3-La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3双相混合导体陶瓷透氧膜的性能研究

采用固相反应法合成的Bi_(0.7)Er_(0.3)O_3(ESB)作为氧离子导体,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3(LSM)作为电子导电相,利用干压烧结法得到透氧膜;利用X射线衍射对ESB粉体的相组成及其与LSM的相容性进行分析,采用扫描电子显微镜对透氧膜的微观结构进行观察,最后利用电化学方法对其透氧性能进行测试。结果表明:采用固相反应法可制备出单一相的ESB粉体,而氧浓度、温度、氧离子和电子导电相的比例等均对ESB–LSM双相混合导体陶瓷膜的氧气扩散通量有影响。质量比为8:2的ESB–LSM透氧膜在650℃、700℃、750和800℃下空气吹扫时的透氧速率分别为1.95×10^(-7 )mol_·cm^(-2)_·s^(-1)、2.33×10^(-7 )mol_·cm^(-2)_·s^(-1)、2.90×10^(-7 )mol_·cm^(-2)_·s^(-1)和3.37×10^(-7) mol_·cm^(-2)_·s^(-1)。