水分解制氢超薄陶瓷透氧膜反应器研究

氢是重要的化工原料和理想的清洁能源。应用陶瓷透氧膜反应器的水分解制氢技术具有良好的工业应用发展前景。本项目"水分解制氢超薄陶瓷膜反应器研究"，在预研基础上，选用高温氧化-还原稳定的Y2O3稳定的ZrO2（YSZ）和La0.75Sr0.25Cr0.5Fe0.5O3-x（LSCF）双相复合透氧膜材料，研究非对称管型YSZ/LSCF透氧膜的制备，膜的特征厚度（Lc），以及膜表面修饰改性；着重研究超薄YSZLSCF透氧膜（L<Lc）的制备，并针对采用H2O/CH4操作，研究膜两侧表面催化剂的选择、制备和优化，提高透氧膜高氧分压端膜表面的水吸附能力和水分解催化活性，提高低氧分压端膜表面CH4部分氧化为CO和H2的催化选择活性；着重研究超薄YSZ/LSCF透氧膜反应器，透氧膜厚度、表面催化剂和反应操作条件对反应器水分解制氢和CH4部分氧化为CO和H2的影响和规律，研究膜过程并建立合理的膜催化过程模型。

氢是重要的化工原料和理想的清洁能源。应用陶瓷透氧膜反应器的水分解制氢技术具有很好的应用发展前景。本项目“水分解制氢超薄陶瓷膜反应器研究”，选用高温抗氧化-还原稳定的Zr0.84Y0.16O1.92（YSZ）和La0.8Sr0.2Cr0.5Fe0.5O3-δ（LSCrF）双相复合透氧膜材料，着重研究了（1）非对称超薄YSZ-LSCF平板型透氧膜的结构设计和制备技术；（2）非对称超薄YSZ-LSCF平板型膜的透氧性能以及表面催化剂修饰的影响；（3）非对称超薄YSZ-LSCF平板型膜用于甲烷部分氧化制合成气（Air/CH4操作），以及同时水分解制氢和甲烷部分氧化制合成气（H2O/CH4操作）膜反应器的性能，系统研究了膜反应器操作条件（温度、反应气体流量等）的影响及规律。项目执行获得了很好的结果，为陶瓷透氧膜技术的应用和发展提供了很好的实验科学依据，达到了预期研究目标。