[发明专利]一种用于制氢的多孔Ni管支撑的Ni-Zr1-x

说明书

本发明提供一种用于制氢的多孔Ni管支撑的Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2膜及其制备方法。多孔Ni管支撑的Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)膜用于制备高纯氢，等静压成型的Ni管于600‑1000℃下5％H₂‑Ar混合气中预烧得到的多孔Ni管，在多孔Ni管上涂层Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)过渡层，所述的Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)过渡层的质量比可在以下范围内变化：40/60–70/30，在过渡层上涂层Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)致密层，所述的Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)致密层的质量比可在以下范围内变化：30/70‑50/50。最终得到的多孔Ni管上涂层Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)过渡层及致密层的膜管，Ni‑Zr_1‑xM_xO_2‑x/2(M＝Y或Sc)致密层的厚度在20‑100μm之间变化。制备的管状膜具有可观的氢分离速率，优异的稳定性。

技术领域

本发明属于无机膜催化与反应领域。具体涉及一种用于制氢的多孔Ni管支撑的Ni-Zr_1-xM_xO_2-x/2膜及其制备方法。

背景技术

氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源，主要作为燃料电池利用；然而因其电极对 CO浓度要求很低，而90％以上的氢气来自于化石燃料的转化。这些方法制备的氢气中不可避免的含有CO，毒化电极，因此氢气的分离纯化至关重要。氢的分离纯化主要有变压吸附，电解水，低温吸附法等，这些方法回收率低且能耗高。无机致密透氢膜，因其只透过氢的特性，被认为是制备高纯氢或超高纯氢最有前景的方法之一。目前，纯化效果最好且应用较多的无机致密透氢膜是钯膜或钯合金膜，然而钯膜的低稳定性和昂贵有限的钯资源限制了其广泛应用。随后发展起来的质子导体膜虽然由非贵金属元素组成，价格低廉，但这类透氢膜的氢渗透速率要比钯膜低2个数量级，不具备工业应用的前景。因此，急需发展新材料新技术制备高纯氢。

金属陶瓷复合膜是一类在高温下(尤其是温度高于700℃)同时具有氧离子和电子导电性能的致密陶瓷膜，其对氧气有100％的选择性。基于陶瓷膜构建的膜可以将供氧反应、氧分离和需氧反应耦合，实现反应和分离一体化，简化化工过程。用金属陶瓷复合膜制备高纯氢是近年来研究的一种膜反应器，里面涉及水分解反应、氧分离过程以及氧化反应。发展新的、稳定的、高性能的用于制备高纯氢的金属陶瓷复合膜对获得高纯度氢气有重要意义。