您好,欢迎来到维库仪器仪表网 网站登录 | 免费注册 | 忘记密码

手机访问

青岛能源所合作开发出新型陶瓷膜材料及高效制氢技术

类别:科研焦点      出处:青岛生物能源与过程研究所      发布于:2019-10-18 16:58:37 | 229 次阅读

  近年来,氢能得到了日益广泛的关注和重视。通过天然气重整可以制取氢气,但是所获得的氢气含有CO,容易引起燃料电池催化剂中毒。繁琐的CO脱除工艺成为该制氢技术的必要环节,显著增加了设备投资和运行成本。如何稳定高效且低成本地制取不含CO的洁净氢气成为氢能发展的一个重要研究方向。
  中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员江河清与德国合作者早期利用陶瓷透氧膜反应器将水分解反应与烷烃氧化反应耦合在透氧膜的两侧,促进水分解制氢(Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9341;Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5656)。近日,膜分离与催化研究组提出在致密陶瓷透氢膜反应器进行甲烷水蒸汽重整反应,可以原位分离氢气。不同于常见的聚合物膜和分子筛膜,致密陶瓷透氢膜对氢气的分离选择性达到100%,在膜的另一侧获得完全不含CO的氢气。该工作利用陶瓷透氢膜将天然气重整反应和氢气分离过程进行耦合,一步获得费托合成所需的合成气和不含CO的氢气,简化了制氢工艺,为洁净氢气的高效低成本制备提供了一种全新思路。相关成果近期发表在化学工程领域国际期刊AIChE Journal 上(AIChE J 2019, 65, DOI: 10.1002/aic.16740)。
  基于陶瓷透氧膜或透氢膜制氢技术的关键在于提升膜材料的稳定性和渗透性能。针对常用的钙钛矿透氧膜Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ 在中低温渗透性能衰减的问题,该研究组近期与德国尤利西研究中心的科研人员合作,通过W元素掺杂,经高温烧结后自组装形成单钙钛矿和双钙钛矿共存的复合膜,借助Fe和W在两相间热诱导相互扩散,原位调控复合膜中两相化学组成,稳定该钛矿结构并抑制其降解,显著提高了透氧膜的稳定性。相关成果近期发表在Chem Mater上(Chem Mater, 2019, 31,7487-7492)。
  此外,针对常见含钴和含铁透氧膜材料在制氢条件下易被深度还原进而导致膜材料降解的问题(ACS Sustainable Chem. Eng. 2017, 5, 8657; Int J Hydrogen Energy, 2018, 42, 14478),该研究组和德方合作者首次尝试利用既不含Co又不含Fe、以Ti为主的新一代钛酸盐类陶瓷膜材料SrMg0.15Zr0.05Ti0.8O3-δ,该陶瓷膜暴露在20 vol.% H2气氛下100个小时后结构仍然保持不变,展现出优异的化学稳定性。将该类Ti基透氧膜用于水分解制氢和甲烷重整反应耦合过程,在实验室实现连续稳定运行,氢气产率达到0.7 m3 h-1 m-2。该成果有望解决传统陶瓷膜材料在制氢条件下稳定性差的难题,推动陶瓷膜制氢技术的发展。相关成果近期发表在Cell子刊iScience杂志上(iScience, 2019, 19, 955-964)。
  以上工作得到国家自然科学基金和中科院国际合作项目的资助。
 

全年征稿 / 资讯合作

稿件以电子文档的形式交稿,欢迎大家砸稿过来哦!

联系邮箱:3342987809@qq.com

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库仪器仪表网”的所有作品,版权均属于维库仪器仪表网,转载请必须注明维库仪器仪表网,http://www.hi1718.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。