透氧膜

摘要： 氧离子导体,如钙钛矿氧化物(ABO_(3)结构),广泛应用于燃料电池、氧传感器和透氧膜,提高钙钛矿氧化物的体相氧离子传输性能是提升这些设备工作效率的关键。钙钛矿氧离子的传输性能受到晶体结构、A/B位阳离子、阴离子及氧空位等复杂因素的影响,这为开发具有高氧离子电导的钙钛矿材料带来了极大的挑战。本文首先分析了氧离子在钙钛矿体相的传输机制,总结了常见的钙钛矿体相氧传输性能影响因素,包括晶体结构、平均金属-氧键能、氧空位浓度以及氧空位分布等,重点分析了这些影响因素作用于钙钛矿体相氧传输过程的方式和机理,并剖析了调控这些影响因素的手段以及原理。之后进一步阐明了钙钛矿氧传输性能的预测方法及相应的验证手段,如O_(2)程序升温脱附、X射线吸收谱、高倍率透射电子显微镜和模拟计算等。通过实验直接观测材料内部微观性质,结合模拟计算可以进一步帮助理解钙钛矿氧化物体相氧离子传输过程。本文旨在寻找更加准确和便捷的设计策略,从而快速地筛选高氧离子电导的钙钛矿氧化物。

摘要： 混合导体透氧膜反应器可以将供氧反应、氧分离和耗氧反应耦合在一个单元,实现反应和分离一体化,简化化工过程.水分解反应参与的混合导体透氧膜反应器能够实现氢气的制备和分离,近年来受到越来越多的关注.这篇文章综述了混合导体透氧膜反应器中水分解反应领域的研究进展,总结了包括膜材料、催化剂、操作条件等对透氧膜反应器中水分解反应的影响,分析了目前存在的问题,同时展望了该领域在膜材料、膜结构和催化剂开发等方面的未来发展方向,希望有助于促进膜反应器中水分解反应的研究.

摘要： 采用传统陶瓷方法制备了致密的La0.05Ba0.95FeO3-δ(LBFO)-Gd0.2Ce0.8O2-δ(GDC)双相透氧膜材料,并对不同比例的双相材料进行结构和性能表征.结果表明,LBFO和GDC之间具有很好的化学相容性,1300°C致密化烧结后未见杂质产生.两相可以相互结合形成致密陶瓷.GDC相含量的增加使材料的电导率、透氧率降低,但有助于材料结构稳定性的提高.当GDC含量为70wt.％时,该透氧膜材料在还原气氛下具有较好的稳定性,其透氧率在900°C时可以到达0.34 mL·min-1·cm-2.

摘要： 设计两组实验,分别对不同材质、不同厚度的透氧膜进行氧气透过性、热收缩性、拉伸性能和耐化学介质浸泡性能的测试和评价,通过比较0.03 mm厚度的聚乙烯(PE)薄膜、聚四氟乙烯(PTFE)薄膜和聚全氟乙丙烯(FEP)薄膜以及0.045 mm和0.05 mm厚度FEP薄膜的测试数据,得出0.03 mm的FEP薄膜综合性能最优的结论.最后,将0.03 mm的FEP透氧膜放入北京华科仪科技有限公司的HK-258便携式溶解氧分析仪,与其原有商用膜进行比较,实验表明0.03 mm的FEP透氧膜具有更快的氧气透过速度和更高的氧气透过率,可以提高自制溶解氧传感器的响应速率,使自制溶解氧传感器达到10-9级检测精度.

摘要： 采用流延–共压–共烧结法制备了具有多孔|致密|多孔Zr0.84Y0.16O2–δ-La0.8Sr0.2Cr0.5Fe0.5O3–δ(YSZ-LSCF)结构的透氧膜和多孔YSZ-LSCF|致密YSZ-LSCF|致密YSZ|致密YSZ-LSCF|多孔YSZ-LSCF结构的固体氧化物燃料电池.采用浸渍法在多孔层内壁上沉积了具有高催化活性的LaNi0.6Fe0.4O3–δ(LNF)纳米颗粒,随着LNF浸渍量的提高,会在多孔层内壁上形成连续的导电网格,增加电化学反应活性位点,进而显著改善电极性能.当LNF浸渍量为12wt％时,电极性能达到最优,在800°C时阴极和阳极极化阻抗分别为0.26和0.08?·cm2,在空气/CH4梯度中氧渗透速率为7.6 mL/(cm2·min),比未浸渍前提高了14倍.阻抗谱分析表明空气侧氧还原反应中的电荷转移反应是氧渗透过程的速率控制步骤.%This paper reported on the fabrication of tri-layered oxygen transport membranes, "porous|dense|porous" Zr0.84Y0.16O2-δ-La0.8Sr0.2Cr0.5Fe0.5O3-δ (YSZ-LSCF), by the tape casting, tape lamination and co-firing techniques. Catalytically active nano-scale particles of LaNi0.6Fe0.4O3-δ (LNF) were impregnated into the porous scaffolds. In order to quantatively determine the resistances of the oxygen reduction or evolution reactions against oxygen per-meation, an additional dense YSZ layer was introduced inside the dense YSZ-LSCF permeation layer. Electro-chemical measurements on the resulting five-layered solid oxide fuel cells showed a large reduction in the interfa-cial polarization resistances at the presence of these LNF catalysts, with the lowest values observed at the LNF loadings of 12wt％. In particular, the cathodic and anodic polarization resistances were 0.26 and 0.08?·cm2 at 800°C, respectively. The oxygen permeation flux under the air/CH4 gradient was 7.6 mL/(cm2·min), which was 14 times higher than the measured value for the blank YSZ-LSCF membrane. Further impedance analysis indicated that the charge transfer step during oxygen reduction may limit the overall oxygen permeation process.

摘要： 采用超音速等离子喷涂系统制备钙钛矿型La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ透氧膜,研究了喷距、丙烷流量和线速度主要工艺参数对透氧膜膜层结构的影响.结果表明,在喷距210 mm、丙烷流量高于2.5 L/min、线速度30 m/min的条件下可获得结构致密、内应力水平低且无纵向裂纹的膜层.采用此优化工艺,制备了由多孔316L支撑的片式膜,该膜两侧压差达到0.12 MPa时,仍能保证氦气不通过,致密性较高.同时,制备了一种大尺寸、高透氧面积和机械强度的管式膜,对解决当前透氧膜应用所面临的强度低、不易高温密封等问题有积极意义.

摘要： 利用固相合成法制备了P掺杂的BaCo-NbO3-δ钙钛矿透氧膜片,研究了P掺杂对该透氧膜材料透氧率及稳定性的影响.在850°C下,BCN膜在透氧过程中有部分六方相生成,造成其透氧量急剧衰减,其透氧稳定性较差.掺杂P后,尽管初始透氧量有所下降,但其稳定性得到了一定程度的改善,在850°C下透氧50 h后,BCNP0.03的透氧量仅下降约5％,仍可达到1.5 mL/(cm2·min).XRD、TPD及热分析结果表明,P掺杂后抑制了材料中晶格氧的脱附,提高了相结构稳定性.

摘要： 本文研究了利用固体透氧膜(SOM)法直接电解混合氧化物NiO-CeO2制备CeNi5合金过程中,样品粒度和烧结温度对电解效果的影响,利用循环伏安法结合前期工作中电解中间产物的组成分析了反应机理.结果表明:样品粒度越小越有利于形成CeNi5;烧结温度越低,烧结片孔隙率越大,电解效果越好,但烧结温度低于800°C会导致电解过程中样品粉化;循环伏安曲线表明,还原过程分两步进行.

摘要： 以La2O3和NiO为原料,通过压制与烧结制成La2O3-NiO圆形阴极片,然后采用固体透氧膜法(solid oxygen-ion membrane,SOM)直接制备LaNi5储氢材料,分析La2O3-NiO烧结片的物相组成,及CaCl2熔盐中的侵蚀反应;结合循环伏安曲线和电解中间产物的组成,分析电解反应机理.结果表明:SOM法电解La 2 O 3-NiO烧结片直接制备LaNi5是可行的,电解3 h后,La2O3-NiO电极片呈海绵状,其成分为LaNi5;电解机理为La4Ni3O10在氩气气氛下转变为La2NiO4,La2NiO4与CaCl2熔盐反应生成LaOCl和NiO,随后NiO电解还原出的金属Ni与LaOCl反应生成LaNi5;电解的电流效率为86.7%,能耗为3.55(kW·h)/kg,电流效率、能耗及产品形貌方面都优于熔盐电解法和合金熔炼法,有良好的应用前景.

摘要： 为了进一步提高用于焦炉煤气(COG)部分氧化重整制氢的BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFN)透氧膜材料的透 氧性能,本文对BCFN 膜片部分氧化过程中的空气侧表面进行了改性研究.采用化学共沉淀法制备了 Ce0.8YO.2O1.9 (YDC) 纳米粉体,在BCFN 膜片的空气侧涂覆上一层多孔的具有催化性质的纳米YDC 材料.通 过XRD、TEM 和SEM 等分析手段对膜片改性前后样品的透氧量进行了对比分析.研究发现,COG 吹扫条件 下,空气侧表面使用多孔YDC 涂层后的BCFN 膜片,其透氧量相对于未表面改性的增加了23.5%左右,即在 875°C,COG 吹扫量为100ml·min-1,空气吹扫量为150ml·min-1的条件下,透氧量为17.8 ml.min-1.cm-2.

摘要： 在透氧膜膜反应器中考察了Ni-La2O3／y-Al2O3催化剂及其添加Li2O对焦炉煤气COG重整过程以及膜反应器透氧的作用，研究了La2O3添加量对催化剂催化性能的影响。结果表明，催化剂Ni-Li2O-La2O3-AI2O3能有效促进CH4部分氧化反应的进行，对COG的重整效果良好;Li2O的添加可以提高催化荆的稳定性，延长催化剂的工作时间;适量的添加La2O可以提高催化剂的催化活性。

摘要： 本文对混合导体透氧膜材料的设计、制备及应用进行了研究。文章指出，此类材料不仅在中高温下能选择性透氧，还具有催化活性，因而在纯氧制备、燃料电池以及化学反应器等方面展现出十分诱人的应用前景。

摘要： 本文主要研究用于担载钙钛矿型致密透氧膜的ZrO2基支撑体的制备，并对支撑体的晶相组成(XRD)及膜的表面形貌(SEM)进行了研究。掺杂有8mol％Y2O3的ZrO2基支撑体经过1473K高温焙烧后，ZrO2由单斜相变成了全稳定的立方型结构，保障了ZrO2基支撑体在后续热处理过程中晶型稳定。通过对ZrO2基多孔支撑体进行6.31wt％La0.2Sr0.8Co0.2Fe0.8O3-δ混合导体透氧材料掺杂，改善了支撑体与膜层之间的热化学性能匹配，基于“协同收缩”思想，制得了表面无缺陷、界面结合良好的担载膜。

摘要： 该文提出了一类具有KNiF结构的La-Ni-O体系化合物为无机透氧膜材料，测定了其离子电导率和电子电导率，发现其离子电导率比钙钛矿型透氧膜的离子电导率在同温度下高2～3个数量级。预示了该类材料具有较好的透氧性能。对其透氧通量的测定结果证实了酋类材料的氧渗透性能，其透氧机制不同于钙钛矿结构的氧空位传递机制，而是通过填隙氧的扩散传递。

摘要： 一些氧化物具有良好的离子导电性能和电子导电性能,这种物质被称为混合离子-电子导体,即混合电导材料.此类材料可以是单相材料,也可以是复相材料.通常制成薄膜状或管状,用于固体氧化物燃料电池和氧传感器的电极材料,也可以作为透氧膜材料.文中介绍了混合电导材料的结构、粉料及坯体的制备方法及应用,展望了今后的发展方向.

摘要： 选择具有多相结构的复合氧化物SrFeCoO作为膜反应器材料,与Ni基催化剂组成膜反应器,进行纯甲烷进料的部分氧化反应,并对反应机理进行初步的探讨.

摘要： 采用硝酸铆、硝酸铁、硝酸铜和硝酸氧钛制备的前驱体，实验研究了溶胶凝胶法制备类钙钛矿氧化物SrFe0.6 Cu0.3 Ti0.1 O3-δ.采用TG-DSC,XRD和SEM-EDS等测试手段对溶胶和烧结得到的粉末进行了表征，考察了不同干燥条件和烧结过程对氧化物结构的影响.实验结果表明，高温下烧结得到的氧化物粉末结晶性能较好，低的升温速率烧结后得到的产品孔径较小，可达到100 nm以下.

摘要： 采用硝酸铆、硝酸铁、硝酸铜和硝酸氧钛制备的前驱体，实验研究了溶胶凝胶法制备类钙钛矿氧化物SrFe0.6 Cu0.3 Ti0.1 O3-δ.采用TG-DSC,XRD和SEM-EDS等测试手段对溶胶和烧结得到的粉末进行了表征，考察了不同干燥条件和烧结过程对氧化物结构的影响.实验结果表明，高温下烧结得到的氧化物粉末结晶性能较好，低的升温速率烧结后得到的产品孔径较小，可达到100 nm以下.

摘要： 采用硝酸铆、硝酸铁、硝酸铜和硝酸氧钛制备的前驱体，实验研究了溶胶凝胶法制备类钙钛矿氧化物SrFe0.6 Cu0.3 Ti0.1 O3-δ.采用TG-DSC,XRD和SEM-EDS等测试手段对溶胶和烧结得到的粉末进行了表征，考察了不同干燥条件和烧结过程对氧化物结构的影响.实验结果表明，高温下烧结得到的氧化物粉末结晶性能较好，低的升温速率烧结后得到的产品孔径较小，可达到100 nm以下.

摘要： 本发明公开了一种基于固体氧化物电解池透氧膜的低浓度瓦斯透氧提纯系统及方法，该系统包括固体氧化物电解池透氧膜反应器、立式管式炉和外加电源，透氧膜反应器包括陶瓷管和位于陶瓷管中的固体氧化物电解池，固体氧化物电解池包括空气极、燃料极、电解质和阻隔层，透氧膜反应器位于立式管式炉中，固体氧化物电解池的两端连接外加电源。煤层低浓度瓦斯气体直接输入到固体氧化物电解池的燃料极，通过外加电压，将低浓度瓦斯气中的氧离子通过电解质传输到空气极，进而实现低浓度瓦斯中甲烷提纯及透氧的双重目的。本发明解决了现有技术低浓度瓦斯气利用率低，利用成本高，直排污染严重的问题。

摘要： 本发明公开了一种可提高CO2气氛下透氧稳定性的铁基陶瓷透氧膜的制备方法，其化学组成为Pr0.6Sr0.4Fe1‑xXxO3‑δ，其中X为Nb，Al中任一种，化学计量比为0≤x≤0.15。本发明中Nb的掺入能有效提高材料的耐CO2性能；Al掺杂可以得到对称性好的立方钙钛矿结构材料。本发明的制备方法为：将各种金属硝酸盐溶解在去离子水中并与乙二胺四乙酸和一水柠檬酸混合，用氨水将其PH值调至7~8，待水分挥发，经两次焙烧，得到Pr0.6Sr0.4Fe1‑xXxO3‑δ粉体，研磨后，在一定压力下成型，在1200~1400°C焙烧8小时得到致密的透氧膜片。Pr0.6Sr0.4Fe0.925Nb0.075O3‑δ透氧膜在900°C纯CO2气氛下保持长时间稳定，其稳定的透氧量为0.11 ml·min‑1·cm‑2左右。

摘要： 本发明公开了一种超薄高透氧率双相致密透氧膜的制备方法，首先通过自牺牲模板法制备出多孔SDC基体层，随后在低氧分压端通过丝网印刷法或者真空旋涂法涂覆离子导电相SDC和电子导电相CCO的复合物，然后经过共烧后在SDC基体层表面形成一层超薄致密SDC‑CCO双相膜层，从而制备得到不对称双相致密透氧膜。此外，还公开了利用上述制备方法制得的产品。本发明能够在多孔SDC基体层表面获得超薄致密的SDC‑CCO双相膜层，大大缩短了氧离子的传输路径，同时有效保证了膜片的强度，有利于膜片的封装，可广泛应用于空气中的氧分离、甲烷部分氧化及富氧燃烧等领域。

摘要： 本发明涉及一种具有高透氧率及透氧稳定性的透氧膜的制备方法，属功能陶瓷材料技术领域。具有以下步骤：1）由固相合成法制备Ba

摘要： 本发明公开了一种透氧膜涂层材料、涂层浆料、复合透氧膜及其制备方法和应用，涂覆涂层由Sm

摘要： 本发明公开了一种基于固体氧化物电解池透氧膜的低浓度瓦斯透氧提纯系统及方法，该系统包括固体氧化物电解池透氧膜反应器、立式管式炉和外加电源，透氧膜反应器包括陶瓷管和位于陶瓷管中的固体氧化物电解池，固体氧化物电解池包括空气极、燃料极、电解质和阻隔层，透氧膜反应器位于立式管式炉中，固体氧化物电解池的两端连接外加电源。煤层低浓度瓦斯气体直接输入到固体氧化物电解池的燃料极，通过外加电压，将低浓度瓦斯气中的氧离子通过电解质传输到空气极，进而实现低浓度瓦斯中甲烷提纯及透氧的双重目的。本发明解决了现有技术低浓度瓦斯气利用率低，利用成本高，直排污染严重的问题。

摘要： 本发明设计和制备了一种高透氧量的铜基双相混合导体透氧膜材料，属于无机功能陶瓷制造技术领域。该铜基双相混合导体透氧膜材料的通式为Ce0.85Pr0.1Cu0.05O2‑δ‑PrxSr1‑xFe1‑yCuyO3‑δ(CPCO‑PxS1‑xF1‑yCyO；x＝0.6，0.4，y＝0.05，0.1，0.2)；首先通过一锅“溶胶‑凝胶”法制备所需的粉体，将粉体在马弗炉中950°C下煅烧12小时得到前驱体，然后将粉末压片烧结，得到最后所需的混合导体透氧膜。通过调控具有多价态的Pr元素及能够有效降低烧结温度的+2价Cu元素的比例从而得到高透氧量的混合导体透氧膜材料。本发明制备的膜材料在氦气/二氧化碳等气体吹扫下具有优异的氧通量，且在低氧氩气，腐蚀性二氧化碳气氛下展现出了良好的稳定性。本发明可以作为新型氧源应用于高温复杂气氛用氧行业，例如富氧燃烧，水分解及甲烷偶联等领域。

摘要： 本发明提出了一种用于环氧丙烷绿色合成的透氧透氢耦合膜微反应器，包括透氧反应段和透氢反应段，所述透氧反应段和透氢反应段之间连接丙烯箱体；所述透氧反应段设有中空纤维透氧膜，用以从空气中分离氧气；所述透氢反应段设有钯复合中空纤维陶瓷透氢膜，用以从通入的氢气中解离出氢原子；所述丙烯箱体内持续通入丙烯，丙烯与经过透氧反应段分离出的氧气结合一起进入透氢反应段，氧气与透氢反应段解离出的氢原子结合，生成活性基团，进而与丙烯反应生成环氧丙烷。本发明直接以空气为原料，降低成本；改善钯膜与Al

摘要： 本发明公开了一种可提高CO2气氛下透氧稳定性的铁基陶瓷透氧膜的制备方法，其化学组成为Pr0.6Sr0.4Fe1‑xXxO3‑δ，其中X为Nb，Al中任一种，化学计量比为0≤x≤0.15。本发明中Nb的掺入能有效提高材料的耐CO2性能；Al掺杂可以得到对称性好的立方钙钛矿结构材料。本发明的制备方法为：将各种金属硝酸盐溶解在去离子水中并与乙二胺四乙酸和一水柠檬酸混合，用氨水将其PH值调至7~8，待水分挥发，经两次焙烧，得到Pr0.6Sr0.4Fe1‑xXxO3‑δ粉体，研磨后，在一定压力下成型，在1200~1400°C焙烧8小时得到致密的透氧膜片。Pr0.6Sr0.4Fe0.925Nb0.075O3‑δ透氧膜在900°C纯CO2气氛下保持长时间稳定，其稳定的透氧量为0.11 ml·min‑1·cm‑2左右。

摘要： 本发明公开了一种超薄高透氧率双相致密透氧膜的制备方法，首先通过自牺牲模板法制备出多孔SDC基体层，随后在低氧分压端通过丝网印刷法或者真空旋涂法涂覆离子导电相SDC和电子导电相CCO的复合物，然后经过共烧后在SDC基体层表面形成一层超薄致密SDC‑CCO双相膜层，从而制备得到不对称双相致密透氧膜。此外，还公开了利用上述制备方法制得的产品。本发明能够在多孔SDC基体层表面获得超薄致密的SDC‑CCO双相膜层，大大缩短了氧离子的传输路径，同时有效保证了膜片的强度，有利于膜片的封装，可广泛应用于空气中的氧分离、甲烷部分氧化及富氧燃烧等领域。