元素百科介绍能源与环境科学混合导体透氧膜高效氢分离的新进展。近日，中国科学院大连化学研究所催化基础国家重点实验室杨伟慎、朱雪峰研究员带领无机膜与催化新材料团队提出了混合导体透氧膜反应器中高效氢分离的新方法，并在Energy发表了相关研究成果 Environ.Sci.能源与环境科学在英国。
氢分离原理
氢的分离和纯化技术对氢在各个领域的成功应用至关重要。在膜分离技术中，无机致密透氢膜被认为是获得高纯氢的最有前途的方法之一，因为它可以选择100%的氢气。研究人员首次提出了陶瓷基混合导体透氧膜反应器中氢分离的新概念，其氢分离原理是：膜的一侧（side I）进入低纯度氢气，另一侧（side II）通过水蒸气，高温水与电子结合分解成氢和氧离子，氧离子通过膜与低纯度氢反应产生水，由膜两侧的氧化学梯度驱动。膜II侧流出的气体冷凝干燥后可获得高纯度或超纯氢。总的来说，低纯度氢通过透氧膜反应器的一侧进入，而高纯度氢通过另一侧获得，没有净化反应，从而实现了透氧膜分离氢的过程。
氢分离实验
实验结果表明，氢分离率高达16.3mL·cm-2·min-1.分离系数达到1万以上；氢分离率可与钯基金属膜媲美，比质子导体膜增加2-3个数量级；可含200pm 在H2S的气氛中长期稳定运行。因此，透氧膜能有效地为燃料电池、半导体制造、光伏电池生产等行业提供高纯氢或超高纯氢。
以上工作由国家自然科学基金委员会和中国科学院试点项目资助。
