氫氣因其作為清潔能源的潛力而備受關(guān)注到目前為止，大部分氫氣是從化石燃料如天然氣，煤或石油中產(chǎn)生的這種從化石中提取的氫氣，在進(jìn)一步應(yīng)用于燃料電池之前，必須凈化掉各種常見的污染物

利用致密氧離子傳導(dǎo)陶瓷膜進(jìn)行化石氫輔助水分解是一種新的氫氣凈化技術(shù)由金屬構(gòu)成的氧離子傳導(dǎo)膜對(duì)氧具有100%的選擇性如果在膜的一側(cè)進(jìn)行高溫水分解反應(yīng)，在另一側(cè)進(jìn)行化石源氫氣燃燒反應(yīng)，則低純度氫氣燃燒可以驅(qū)動(dòng)膜另一側(cè)的水分解，直接獲得不含一氧化碳的氫氣用于氫燃料電池可是，當(dāng)暴露于復(fù)雜和苛刻的氣氛如氫氣，二氧化碳，硫化氫，甲烷和水蒸氣時(shí)，現(xiàn)有氧離子傳導(dǎo)膜的化學(xué)穩(wěn)定性仍然是個(gè)問題

在早期開發(fā)氧離子傳導(dǎo)膜材料的基礎(chǔ)上，最近，中國科學(xué)院青島生物能源與過程技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種界面反應(yīng)誘導(dǎo)復(fù)合的新方法，在陶瓷氧化物膜表面構(gòu)建超薄氧離子傳導(dǎo)致密膜，形成多層陶瓷膜，以穩(wěn)定高效地凈化化石源氫氣，并產(chǎn)生不含一氧化碳的氫氣。

該研究于11月3日發(fā)表在德國《應(yīng)用化學(xué)雜志》上，并已申請(qǐng)了一項(xiàng)中國發(fā)明專利和一項(xiàng)國際專利。

參考

受土壤中根莖草結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研究人員開發(fā)了一種界面反應(yīng)誘導(dǎo)重組的方法來制造三層陶瓷膜導(dǎo)氧薄層植根于支撐層，原位構(gòu)建的氧離子傳導(dǎo)膜非常薄，致密牢固地附著在支撐層上，不僅顯著降低了氧離子傳輸阻力，而且避免了膜的脫層或剝離，保持了多層陶瓷膜的完整性此外，該工藝只需一步熱處理，有望降低多層陶瓷膜的制備成本

圖1具有離子傳導(dǎo)致密層的多層陶瓷膜的示意圖a)傳統(tǒng)的逐層沉積，b)由界面反應(yīng)誘導(dǎo)的重組

該方法適用于十余種不同的陶瓷體系，通用性好，其中氧離子導(dǎo)電膜包括Ce0.9Gd0.1O2—δ，Y0.08Zr0.92O2—δ，Ce0.9Pr0.1O2—δ，Ce0.9Sm0.1O2—δ等，簡(jiǎn)稱CGO致密膜研究人員研發(fā)的新型陶瓷膜作為膜反應(yīng)器，在模擬焦?fàn)t氣氛中進(jìn)行氧化輔助水分解制氫，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1000小時(shí)以上，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和產(chǎn)氫性能

這些結(jié)果表明，這項(xiàng)技術(shù)為開發(fā)具有功能層的高性能多層陶瓷鋪平了道路，具有廣闊的應(yīng)用前景——如固體氧化物燃料電池和電解池，研究人員何江說這也將是我們今后工作的重點(diǎn)

參考

研究團(tuán)隊(duì)

論文信息

出版期刊《Angewandte Chemie國際版》

2022年11月3日發(fā)布

界面反應(yīng)誘導(dǎo)導(dǎo)電薄層多層陶瓷膜穩(wěn)定制氫