基于钙钛矿结构质子导体的中温高效率氢分离膜基础研究

钙钛矿结构的质子导体在基于炭氢化合物如甲烷等脱氢过程中作为氢分离膜一直备受关注，然而其应用面临较多问题，包括较高的氢透过阻抗，对CO2酸性气体的化学稳定性差，工作电流密度较低等。本项目选择SrB1-xMxO3-δ(B=Ce/Zr, M=Y,Tm,Yb,Lu,In,Sc等)作为电解质体系，通过晶界尺寸控制及掺杂优化，在500-700℃温度范围具有良好质子导电性及化学稳定性，设计与SrB1-xMxO3-δ有良好界面特性及对甲烷具有高催化活性的多相陶瓷/金属复合电极，并制备成多孔支撑催化电极，在该电极上设计致密的电解质薄膜，进一步制备成反应电池。考察工作环境对电解质薄膜，电极及其相关界面的影响，并优化转化效率。项目将结合直接脱氢/分离反应的动力学和热力学行为分析，系统研究和解决中温范围甲烷脱氢/分离过程中的各种关键制约因素，为质子导体在高效氢分离膜中的实际应用奠定理论基础。