青島能(néng)源所11月(yuè)15日(rì)訊：與可(kě)再生(shēng)能(néng)源電(diàn®)解水(shuǐ)制(zhì)氫技(jì)術(shù)相(xiàng)比，通(tōng)過提純工(g≥ōng)業(yè)副産氫獲取燃料氫氣是(shì)現(xiàn)階段更廉價的(de)制(zhì)氫方式。金(jīn)屬氧化(huà)物(wù)構成的(de)氧離(lí)子(zǐ)傳導膜具有(yǒ♠u)對(duì)氧100%的(de)選擇性，将高(gāo)溫水(shuǐ)分(fēn)解反應和(hé)工(gōng)業(yè)副産氫燃燒反應耦合在緻密氧離( lí)子(zǐ)傳導膜的(de)兩側，可(kě)實現(xiàn)低(dī)純氫氣燃燒反應，進而驅動膜另一(yī)側水(shuǐ)分(fēn)解，直接獲得(de)不(bù)含一(yī)氧化(huà)碳∞的(de)氫氣，用(yòng)于氫燃料電(diàn)池。然而，氧離(lí)子(zǐ)傳導膜通(tōng)常暴∏露在含H2、CO2、H2S、H2O、CH4等氣氛中，因而常見(jiàn)含钴或鐵(tiě)的(de)膜材料面臨抗還(hái)原腐蝕性能(néng)差的(de)問(wèn)題。因此，亟需開✘(kāi)發适用(yòng)于副産氫提純的(de)氧離(lí)子(zǐ)傳導膜，為(wèi)分(fēn)布式氫能(néng)的(de)發展提供技(jì)術(shù)支撐。

在前期氧離(lí)子(zǐ)傳導膜材料開(kāi)發基礎的(de)上(shàng)（Angew.Chem.Int.Ed. 2021，60，5204-5208；Che€m.Mater. 2019，31，7487-7492；AIChE J. 2019，65，e16740），近(jìn)日(rì)，中國(guó)科(kē)學院青島生(shēng)物(wù)能(n×éng)源與過程研究所膜分(fēn)離(lí)與催化(huà)研究組研究員(yuán)江河(hé)清提出界面反應-自(zì)組裝技✘(jì)術(shù)在陶瓷氧化(huà)物(wù)膜表面構築一(yī)層超薄氧離(lí)子(zǐ)傳導緻密膜，形成多(duō)層結構陶瓷膜，用(yòng)于穩定高(gāo) 效地(dì)提純工(gōng)業(yè)副産氫，制(zhì)取不(bù)含CO的(de)氫氣。與傳統制(zhì)膜工(gō‌ng)藝對(duì)比，研究利用(yòng)該技(jì)術(shù)原位構築的(de)氧離(lí)子(zǐ)傳導膜非常薄（~1 μm）↓，緻密并且牢固地(dì)粘附在支撐層上(shàng)，從(cóng)而既可(kě)顯著降低(dī)氧離(lí)子(zǐ)傳輸π阻力，又(yòu)能(néng)避免薄膜分(fēn)層或剝離(lí)，保持多(duō)層結構陶瓷膜的(de)'完整性。另外(wài)，該過程隻需一(yī)步熱(rè)處理(lǐ)，有(yǒu)望降低(dī)多(duō)層結構陶瓷膜的(de)制(zhì)備成™本。該方法适用(yòng)于十餘種不(bù)同的(de)陶瓷體(tǐ)系，具有(yǒu)較好(hǎo)的(de)普适性，其中氧離(lí)子(zǐ)傳導薄膜包含Ce0.✘9Gd0.1O2-δ、Y0.08Zr0.92O2-δ、Ce0.9Pr0.1O2-δ、Ce0.9Sm0.1O2-δ等。科(kēβ)研人(rén)員(yuán)将開(kāi)發的(de)具超薄氧離(lí)子(zǐ)傳導膜的(de)多(duō)層結構陶瓷膜作(zuò)為(δwèi)膜反應器(qì)進行(xíng)工(gōng)業(yè)副産氫提純，在H2、CH4、CO2、H2S、H2O氣氛下(xià)連續穩定運行(xíng)超過1000個(gè)小(✘xiǎo)時(shí)，展現(xiàn)出優異的(de)穩定性和(hé)制(zhì)氫性能(néng)。

界面反應-自(zì)組裝技(jì)術(shù)制(zhì)備多(duō)層結構氧離(lí)子(zǐ)傳導膜

該研究開(kāi)發出的(de)高(gāo)性能(néng)氧離(lí)子(zǐ)傳導膜有(yǒu)望為(wèi)工(gōng)業(yè)副産氫提純、固體(tǐ<)氧化(huà)物(wù)燃料電(diàn)池/電(diàn)解池及氧傳感器(qì)等提供技(jì)術(s∏hù)支撐，并為(wèi)制(zhì)備其他(tā)具功能(néng)薄層的(de)高(gāo)性能(néng×)多(duō)層結構陶瓷提供新策略。近(jìn)期，相(xiàng)關研究成果發表在《德國(guó)應用(yòng)化(huà)學》上(shàng)，并已申請(qǐng)一(yī)項中國(guó∏)發明(míng)專利和(hé)一(yī)項國(guó)際專利。

研究工(gōng)作(zuò)得(de)到(dào)國(guó)家(jiā)重點研發計(jì)劃、國(guó)家(jiā)自(zì)然科(kē)學基金(jīn)、中 科(kē)院國(guó)際合作(zuò)局對(duì)外(wài)合作(zuò)重點項目、中科(kē)院青年(ni×án)創新促進會(huì)等的(de)支持。