混合导体透氧膜材料的开发及应用

介绍开发的混合导体透氧膜材料ZrO2 掺杂的SrFe0 .6 Co0 .4 O3-δ类钙钛矿型氧化物及Sr(Co ,Fe ,Zr)O3-δ系列钙钛矿型氧化物的晶体结构、氧渗透性能、稳定性 ,以及应用于甲烷部分氧化制合成气膜反应器的性能 。

混合导体透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气研究进展

介绍了混合导体透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气研究状况。对钙钛矿型透氧膜材料的结构对透氧量和稳定性的影响、透氧膜在还原性气氛下的稳定性、膜的表面修饰以及混合导体透氧膜在甲烷部分氧化制合成气的应用前景进行了评述。

混合导体透氧膜的制备及其应用

介绍了混合导体透氧膜在天然气增值转化中的重大应用。

混合导体透氧膜反应器中焦炉煤气重整制合成气的实验研究

研究了以焦炉煤气为原料在BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFNO)透氧膜反应器中制合成气。实验结果表明,BCFNO膜反应器的自催化性能差。加入催化剂后,膜反应器的重整性能得到明显提高,在875℃,焦炉煤气中甲烷转化率为87.0%,产物中氢气和一氧化碳选择性分别为78.3%、105.6%,透氧量达到15.8ml/(cm2.min)。焦炉煤气中的甲烷在膜反应器中反应路径为首先焦炉煤气中的氢气与膜片透过去的氧反应生成水,然后甲烷再与水重整生成氢气和一氧化碳。实验过程中,透氧膜没有出现破裂,BCFNO透氧膜反应器在富氢的焦炉煤气下显示出很好的稳定性。

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。

大连化学物理研究所对低温稳定混合导体透氧膜研究取得新进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组（504组）研究员杨维慎和朱雪峰带领的研究团队在低温稳定混合导体透氧膜研究中取得新进展，研究成果在线发表在NanoLetters（DOI：10．1021／acs．nanoletL5b03668）杂志上．

混合导体透氧膜实现低温稳定运行

近日，中科院大连化学物理研究所研究员杨维慎与副研究员朱雪峰在低温稳定混合导体透氧膜方面的研究工作取得新进展，相关成果以快讯形式发表在德国《应用化学》上。混合导体透氧膜在氧气分离技术方面具有独特的优势，如分离选择性高、能耗低、过程简单、设备投资小等，不仅可用于小规模制氧，更适合大规模制氧。混合导体透氧膜技术可与众多重要化工过程集成获得更高的氧气分离效率，如：煤气化、钢铁冶炼、垃圾焚烧、选择催化氧化等。

低温稳定混合导体透氧膜研究取得新进展

据报道，近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员与朱雪峰副研究员在低温稳定混合导体透氧膜方面的研究工作取得新进展。

在混合导体透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

混合导体透氧膜指的是一类同时具有氧离子导电与电子导电性能的新型陶瓷膜 .在高温下 ,当膜两边存在氧浓度梯度时 ,氧可以从高氧压端向低氧压端透过 ,且理论上氧的选择透过性为 10 0 %.开发出一种新型的具有高透氧量、高稳定性的透氧材料Ba0 .5 Sr0 .5 Co0 .8Fe0 .2 O3 -δ,并成功地把其应用到甲烷部分氧化反应中 ,以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气 ,使氧的膜分离与甲烷部分氧化反应一体化于一个膜反应器内完成 .实验结果表明 ,反应温度在 85 0℃ ,甲烷转化率为 88%以上 ,一氧化碳选择性在 97%以上 ,透氧量达到 7.8mL/ (cm2 ·min)

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.

低温稳定混合导体透氧膜研究获新进展

近日出版的《美国化学会·纳米》杂志报道，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室杨维慎研究员和朱雪峰研究员带领无机膜与催化新材料研究团队，在低温稳定混合导体透氧膜研究中取得新进展。

暂态热重法分析混合导电材料YBa_2Cu_3O_(7-δ)的透氧性能

用暂态热重法研究了 YBa2 Cu3O7-δ(YBCO)粉末在不同的温度下 N2 → O2 → N2 交变气流中的吸氧、脱氧过程 ,估算了其在不同温度下的氧吸附速率、氧脱附速率。结果表明 ,YBCO对氧有强烈的选择吸附性 ,并且其吸氧、脱氧过程是可逆的 ,氧吸附过程较迅速 ,而氧脱附过程则较缓慢 ;氧吸附或氧脱附过程在开始阶段是表面扩散 ,以后主要是体扩散。

焦炉煤气在透氧膜反应器中的重整机理

通过实验设计和透氧量测定研究焦炉煤气(coke-oven-gas,COG)或天然气中的甲烷在透氧膜反应器中的部分氧化重整途径,提出反应器内的"重整-透氧"机理模型.在由混合导体和催化床构成的透氧膜反应器中,催化床主要实现甲烷裂解和催化重整的功能,在膜表面处的催化金属微粒完成了还原性气体的"吸附—溢流—氧化"过程,进而强化混合导体内部的氧离子传导.

富甲烷部分氧化制氢气混合导体材料的研究进展

综述了混合导体透氧膜材料用于富甲烷气体部分氧化制氢气的研究状况。介绍了混合导体材料用于富甲烷气体部分氧化制氢气的工作原理,BaCoO3基单相混合导体材料、及体相掺杂或使用催化剂对此类材料的改性研究,双相混合导体透氧膜材料。并对混合导体膜材料的应用前景和改进方向进行了展望。

用于焦炉煤气重整合成气的管式透氧膜反应器的研制及其运行性能

采用热注浆法成功地制备了致密的混合导体BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)(BCFNO)透氧膜管,应用在焦炉煤气中甲烷部分氧化制合成气反应中,可以利用透氧膜以空气为氧源和焦炉煤气中的甲烷反应制合成气,实现膜分离制氧和甲烷部分氧化反应的一体化。试验结果表明,当反应温度在875℃时,膜的透氧量为8.7 mL/(cm^2·min),焦炉煤气中甲烷的转化率可以达到94%以上,H_2的选择性在90%左右。试验结果还表明,透氧膜管的性能可靠稳定,经过长时间的运行膜管没有出现破裂,在富氢焦炉煤气气氛下表现出很好的稳定性。

焦炉煤气甲烷重整制氢热力学分析和实验研究(英文)

对焦炉煤气甲烷部分氧化重整热力学进行分析,考察反应温度、CH4/O2摩尔比及水蒸气加入量等因素对重整性能的影响,并分析焦炉煤气原始氢含量对其部分氧化重整性能的影响.分析结果表明甲烷转化率均随CH4/O2摩尔比和水蒸气加入量的增大以及反应温度的升高而增大.在CH4/O2摩尔比1.7-2.1,温度825-900℃及压力1.01×105Pa的反应条件下,可得较好重整性能;甲烷转化率,氢及一氧化碳的选择性分别为91.0%-99.9%,87.0%-93.4%和100%-107%,重整后得到的氢量增大到原始氢量的1.95-2.05倍,每摩尔焦炉煤气消耗的热量仅为2.94J,同时得出在CH4/O2摩尔比2,温度825-900℃及1.01×105Pa条件下,往焦炉煤气内添加体积分数为2%-4%的水蒸气时重整性能得到较大提高;重整后甲烷转化率、氢及一氧化碳选择性分别由92.6%、87.2%、104%增大到98.6%、96.4%、107%.并在BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ透氧膜反应器上研究NiO/MgO固溶体催化剂焦炉煤气部分氧化重整性能.结果表明该重整反应效果较好,于875℃下获得16.3mL.cm-2.min-1透氧量,95%甲烷转化率及80.5%氢和106%一氧化碳选择性.且所得实验结果与热力学分析结果符合较好,表明NiO/MgO固溶体催化剂有较好的催化重整性能.

Preparation and Characterization of a Perovskite-type Mixed Conducting SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ Membrane for Partial Oxidation of Methane to Syngas

有 SrFe_(0.6 )Cu_(0.3 )Ti_(0.1 )O_ 的作文的稠密的膜(3- δ)(SFCTO ) 被固态反应法方法准备。通过这膜的氧浸透流动在操作温度从 750 °C 到部分 pressure.XRD 大小显示了的 950 °C 和不同的氧被调查混合物能形成在哪个缺酸料液分开的 single-phased perovskite 结构，这被 Cu 和 Ti.The 氧解吸附作用和 SFCTO 的催化剂的可还原性代替粉末被描绘由 thermogravimetric ，分析和温度规划了减小分析， respectively.It 被发现那 SFCTO 有在在高温的低氧压力下面的好结构稳定性。Ti 的增加增加了 Cu 的减小温度， Fe.Performance 测试证明通过厚 SFCTO 膜是的 1.5 公里的氧浸透流动 _(0.3 ) 5-0.96 ml · m in^( 在有 53.2 kJ · m ol^ 的激活精力的空气 / 氦氧分压梯度下面的 -1) · cm^(-2)(-1) 。85% 的甲烷变换， 90% 的公司选择和 5 ml · m in~ 的比较地更高的氧浸透流动(-1)cm^(-2) 在 850 ° C 被完成，一个 SFCTO 膜反应堆什么时候与 Ni-Ce/Al2O3 催化剂装载了，被申请到 syngas 的甲烷的部分氧化。

等离子喷涂-物理气相沉积稀土高温功能涂层研究进展

稀土素有工业"维生素"之称,是重要的战略性物资,其在改进材料性能,尤其是高温功能涂层性能方面有着不可替代的作用.等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)技术通过粉末材料和工艺调整,可实现材料的气、液、固多相沉积,从而获得不同结构的功能涂层,如柱状热障涂层、高致密电解质薄层等,是当前表面工程的研究热点.总结了广东省新材料研究在稀土高温功能涂层材料以及采用PS-PVD沉积热障涂层、环境障涂层、混合导体透氧膜等方面的研究进展,指出稀土高温功能涂层材料在高端武器装备、新能源等中的重要性,强调我国应该加强精加工、投入开发高品质稀土高温功能涂层材料.