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        陶瓷氫分離膜

        2014-12-18 09:35:25
        汽車文摘 2014年3期
        關(guān)鍵詞:非晶態(tài)中間層水蒸氣

        陶瓷氫分離膜

        刊名:金屬(日)

        刊期:2013年第5期

        作者:永野孝幸

        編譯:張英才

        氫的能效高,可進(jìn)行儲存和輸送,故作為下一代清潔能源而受到關(guān)注。伴隨著燃料電池的普及,預(yù)計氫的消費量將大幅增加。目前氫主要通過將天然氣中甲烷進(jìn)行水蒸氣改質(zhì)而得到。為提高氫生成的效率,引入了膜反應(yīng)器技術(shù)。膜反應(yīng)器由催化劑和氫分離膜組成,能促進(jìn)氫的生成。

        氫分子直徑為0.289nm,而CO2、CO、CH4的分子直徑都在0.3nm以上。所以若能夠合成具有孔徑約0.3nm的微孔薄膜,則有可能從混合氣體中把氫抽取出來。

        陶瓷氫分離膜一般由多孔基材、中間層和分離活性層3層組成。采用對向擴(kuò)散CVD法在多孔中間層內(nèi)部形成分離活性層,因而多孔中間層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與膜的壽命有直接相關(guān)。為此,開發(fā)出耐熱、耐水蒸氣性能優(yōu)良的加鎳γ-Al2O3。通過對向擴(kuò)散CVD法在中間層γ-Al2O3微孔內(nèi)形成非晶態(tài)SiO2分離活性層,其厚度約0.18μm。氫氣分子很小,可以通過SiO2的非晶態(tài)網(wǎng)格,通過率隨溫度上升而上升。另一方面,CO2、CO、CH4的分子則只能經(jīng)膜的缺陷通過,且透過率隨溫度上升而下降。測試表明,在525℃溫度下,氫與氮的透過率之比超過10000。

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