碳达峰、碳中和目标下抗CO_(2)双相混合导体透氧膜研究进展

双相混合导体透氧膜在高温条件下是一种兼具氧离子和电子导电性的无机陶瓷材料,可以从含氧气源中高效分离氧气,在富氧燃烧、纯氧制备、固体燃料电池等高温需氧行业备受关注。其中,将双相混合导体透氧膜与富氧燃烧耦合有助于捕捉CO_(2),减少CO_(2)排放,是实现国家“碳达峰、碳中和”目标的有效方式之一。在实际应用环境中,CO_(2)可能导致双相混合导体透氧膜结构破坏和透氧性能下降,所以要求其具备优良的抗CO_(2)性能。介绍了双相混合导体透氧膜工作原理和抗CO_(2)性能的影响因素,以及近年来单相、双相抗CO_(2)混合导体透氧膜材料的研究进展。同时,阐述了双相混合导体透氧膜材料在水分解产氢耦合和甲烷部分氧化等领域的应用进展,证明该材料可以有效提高能源利用效率,并利于CO_(2)减排和再利用。最后,总结并展望了抗CO_(2)双相混合导体透氧膜材料研究现状及发展趋势。

CO2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展

混合导体透氧膜在高温条件下(特别是温度高于700℃)是一种同时具有氧离子和电子混合传导性能的无机致密陶瓷膜.由于此类膜材料在中高温条件下不仅可以清洁、高效、经济地从空气或者其他含氧气氛中高选择性地分离氧气,同时还具有一定的催化活性,所以这类氧离子和电子混合传导膜在纯氧制备、燃料电池、甲烷部分氧化制合成气、富氧燃烧等方面有着巨大的应用潜力,相关研究也成为材料及化工等领域研究学者关注的焦点.为了找到既具有高透氧性能又具有优异稳定性能的透氧膜材料,研究人员做了大量的工作和努力.本文对近年来CO2稳定的双相混合导体透氧膜材料的研究进展进行系统的综述,简单介绍了双相混合导体透氧膜的透氧机理,分析了双相透氧膜材料的制备方法、几何形状、烧结温度以及组成成分等对透氧性能及稳定性的影响,介绍了双相混合导体透氧膜膜反应器在甲烷部分氧化制备合成气、耦合反应、水分解及富氧燃烧中的应用.最后分析了目前存在的科学问题,并对CO2稳定的双相混合导体透氧膜材料未来的发展进行了展望.