[發明專利]熱化學分解水制氫用螢石-鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011372455.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112457012B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 程紅偉;徐小芳;劉巖博;孫強超;魯雄剛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/40;C04B35/622;C04B38/00;B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/22;C01B3/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種熱化學分解水制氫用螢石?鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料及其制備方法，屬能源制備技術和陶瓷制造技術領域。其特征在于，采用溶膠凝膠法分別制備出螢石相、鈣鈦礦相前驅體材料，通過球磨機使兩相材料均勻的混合在一起，并成型獲得坯體，接著在焙燒小時，即得到雙相陶瓷透氧膜片。本發明所述方法制得的膜片結構致密，兩相分布均勻，機械強度高，且兩相相容性好，沒有雜相生成。本發明雙相透氧膜能獲得了0.3156mL·cmsupgt;?2/supgt;·minsupgt;?1/supgt;的高透氧量；在變溫過程中，膜片在水蒸氣及還原性氣氛的吹掃和作用下，保持了結構的穩定性和良好的制氫性能，制氫率達到了0.89mL·minsupgt;?1/supgt;·cmsupgt;?2/supgt;，是一種具有應用潛力的氧滲透膜材料。

技術領域

本發明涉及一種熱化學分解水制氫用螢石-鈣鈦礦型雙相陶瓷膜材料及其制備方法，屬能源制備技術和陶瓷制造技術領域。

背景技術

當今社會能源危機和環境問題日趨惡化，這迫使我們必須積極尋找和開發新型可替代能源，探索先進的能源加工與轉化技術。氫能被認為是未來理想燃料與能源載體，具有資源豐富、可再生、環保高效、熱值高、反應速度快等優點，可通過多種反應途徑制得并以氣態或液態儲存運輸，能夠滿足環境資源與社會經濟可持續發展的需要。因此開發廉價、高效的制氫技術對于解決人類可持續發展中所面臨的能源環境問題具有重要意義。

在眾多制氫工藝中，熱化學分解水制氫因其節能、無污染、原料豐富、廉價易得等優點而備受研究者的青睞。該技術可利用循環材料(金屬氧化物)通過氧化-還原(Redox)兩步循環實現熱化學分解水制氫的過程。氧交換材料是熱化學分解水制氫工藝的關鍵，針對氧化-還原兩步循環熱化學分解水制氫存在的氧化、還原反應間歇、交替發生的缺點，可將氧交換材料制備成氧交換陶瓷膜反應器應用于熱化學分解水制氫，即可避免交替反應的出現，有效實現純氫的連續制備。

氧交換陶瓷膜是一種只允許氧離子和電子通過的致密陶瓷膜，理論上其對氧的選擇性為100％。利用該特性，可以使熱化學分解水制氫過程中的氧化和還原反應在陶瓷膜兩側同時進行，在連續循環反應過程中有效實現產品分離。但在實際應用中，氧交換陶瓷膜的透氧量較低和長期工作穩定性較差是兩個亟需改善的問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種熱化學分解水制氫用螢石-鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料及其制備方法，本發明螢石-鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料膜片結構致密，兩相分布均勻，機械強度高，且兩相相容性好，沒有雜相生成，作為熱化學分解水制氫用氧交換陶瓷膜的透氧量較低和長期工作穩定性好。

為達到上述發明創造目的，本發明采用如下技術方案：

一種熱化學分解水制氫用螢石-鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料，具有以下的組成及重量百分比：

Ce_1-xPr_xO_2-δ氧化物?z?wt.％；

Pr_0.6Sr_0.4Fe_1-yAl_yO_3-δ氧化物?100-z?wt.％；

所述0＜z＜100，0≤x≤0.3，0≤y≤0.3。

優選地，0.15≤x≤0.3，0.1≤y≤0.3。

優選地，30＜z＜70。

一種本發明熱化學分解水制氫用螢石-鈣鈦礦型雙相混合導體膜材料的制備方法，包括以下步驟：