陶瓷氢分离膜

陶瓷氢分离膜

刊名：金属（日）

刊期：2013年第5期

作者：永野孝幸

编译：张英才

氢的能效高，可进行储存和输送，故作为下一代清洁能源而受到关注。伴随着燃料电池的普及，预计氢的消费量将大幅增加。目前氢主要通过将天然气中甲烷进行水蒸气改质而得到。为提高氢生成的效率，引入了膜反应器技术。膜反应器由催化剂和氢分离膜组成，能促进氢的生成。

氢分子直径为0.289nm，而CO2、CO、CH4的分子直径都在0.3nm以上。所以若能够合成具有孔径约0.3nm的微孔薄膜，则有可能从混合气体中把氢抽取出来。

陶瓷氢分离膜一般由多孔基材、中间层和分离活性层3层组成。采用对向扩散CVD法在多孔中间层内部形成分离活性层，因而多孔中间层的结构稳定性与膜的寿命有直接相关。为此，开发出耐热、耐水蒸气性能优良的加镍γ-Al2O3。通过对向扩散CVD法在中间层γ-Al2O3微孔内形成非晶态SiO2分离活性层，其厚度约0.18μm。氢气分子很小，可以通过SiO2的非晶态网格，通过率随温度上升而上升。另一方面，CO2、CO、CH4的分子则只能经膜的缺陷通过，且透过率随温度上升而下降。测试表明，在525℃温度下，氢与氮的透过率之比超过10000。