王海辉
,
丛铀
,
杨维慎
,
林励吾
催化学报
混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜. 在高温下,氧会以氧离子的形式透过透氧膜,因此在膜表面存在丰富的氧物种(O-,O-2,O2-2和O2-),这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联(OCM)反应的C2选择性. 采用挤压的方法制备出致密的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCFO)透氧膜管,并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能. 发现BSCFO的C2生成速率比La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCFO)和La-Ba-Co-Fe-O(LBCFO)要高得多,其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高. 高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输,而且能够提高甲烷分子的活化速度,所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能. C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高,C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果,高的氧离子结合速率会降低C2选择性. 甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高,但C2选择性则随着氧分压的升高而降低. 这说明在OCM过程中气相反应起着重要的作用.
关键词:
钙钛矿
,
氧分离膜
,
甲烷
,
氧化偶联
,
膜反应器
邵宗平
,
熊国兴
,
董辉
,
佟建华
,
丛铀
,
杨维慎
催化学报
用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.
关键词:
钙钛矿
,
无机膜
,
混合导体
,
氧分离
,
甲烷部分氧化
丛铀
,
邵宗平
,
杨维慎
,
董辉
,
熊国兴
,
林励吾
催化学报
用EDTA-柠檬酸联合络合法合成了新型混合导体透氧膜材料,成功地制备了致密膜片并对其透氧性能进行了考察.结果发现,此新材料具有非常大的透氧能力,850℃时在膜一端为干燥的流动空气而另一端为流动的氦气下,透氧量高达0.744μmol/(cm2.s).考察了膜片本身对甲烷的活化性能,发现导体膜对甲烷氧化偶联具有催化活性,随着甲烷流速的增加,甲烷转化率降低,而C2选择性升高.研究了膜反应器中甲烷部分氧化制合成气反应,甲烷转化率约为90%,CO选择性约为98%,CO/H2比约为2;同时,膜的透氧量急剧增加到约6.01μmol/(cm2.s),这归结于膜反应侧氧分压的急剧降低.
关键词:
透氧膜
,
钙钛矿
,
膜反应器
,
甲烷
,
氧化偶联
,
部分氧化
,
合成气
段枣树
,
闫爱宇
,
董永来
,
丛铀
,
程谟杰
,
杨维慎
催化学报
通过在阴极与氧化钇稳定的氧化锆电解质间添加Gd0.1Ce0.9O1.95 (GDC)隔层,成功地将Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (BSCF)阴极应用在中温固体氧化物燃料电池上. 由BSCF膜的高透氧率可知,BSCF在中温范围内具有很高的氧离子电导率. 在添加GDC隔层后,电池以空气为氧化剂时显示了很高的性能,极化电阻急剧下降,表明GDC隔层的添加是必要和有效的.
关键词:
钙钛矿
,
中温固体氧化物燃料电池
,
阴极
,
隔层
张丽敏
,
丛铀
,
杨维慎
,
林励吾
催化学报
塑性挤压成型阳极支撑管,采用真空浸涂法在阳极表面制备了均一、致密的氧化钇稳定的氧化锆电解质层,然后在电解质表面刷涂上阴极层,成功制备了阳极支撑型管状固体氧化物燃料电池. 分别以氢气和氨气为燃料,考察了该管状固体氧化物燃料电池的电池性能. 在800 ℃操作时,以氢气和氨气为燃料的电池最大输出功率密度分别为202和200 mW/cm2. 表明氨气可以作为固体氧化物燃料电池的替代燃料.
关键词:
氨气
,
真空浸涂
,
阳极支撑管
,
固体氧化物燃料电池
李光涛
,
邵宗平
,
熊国兴
,
董辉
,
丛铀
,
杨维慎
无机材料学报
用湿化学方法合成了SrCo0.5FeO3.25（SC5FO）,La0.15Sr0.85Ga0.3Fe0.7O3-δ（LSGFO）和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCFO）三种透氧膜材料.采用H2-TPR、XRD和透氧测定,并结合膜反应等方法对它们的性质进行了比较研究.LSGFO与BSCFO具有较高的相结构稳定性,而SC5FO较差.LSGFO具有很高的抗还原能力,而BSCFO较差,但它具有优异的相结构可逆性.在air/He氧浓差梯度下,LSGFO和SC5FO导体膜的透氧量较低;BSCFO具有很高的氧渗透能力,850℃下,透氧量高达1.16[STP]mL/cm2·min.SC5FO膜反应器在POM反应开始不久,因为反应端膜表面的材料组成被反应气还原而出现严重的漏气现象,并最终导致实验失败.BSCFO与LSGFO膜反应器成功地应用到POM反应中,进行了长时间的稳定操作,稳态下透氧量分别高达11.5[STP]mL/cm2·min（875℃）与4.0[STP]mL/cm2·min（950℃）.
关键词:
膜反应器
,
mixed conductor
,
oxygen separation
,
partial oxidation of methane to syngas
汪纪波
,
计宝峰
,
朱雪峰
,
丛铀
,
杨维慎
催化学报
BICUVOX.10(Bi2V0.9Cu0.1O5.35)粉体和膜片采用固态反应法(SSR)和EDTA-柠檬酸联合络合法(EC)制备,并使用X射线衍射、扫描电镜、氧气渗透测试和电化学阻抗谱方法对材料的件能进行了对比表征和测试.XRD和SEM结果表明,采用EC法更容易制备纯相的BICUVOX.10粉体,但是膜片的稳定性较SSR法制备的差.在不引起电压波动的前提下,采用SSR方法和EC方法制备的膜片上能加载的最大电流分别为1.6和1.2A/cm2,对应的400℃条件下透氧量分别为4.5和3.9ml/(min cm2).膜片的微结构如粒径等对透氧性能和电导性能影响很大.
关键词:
BICUVOX.10
,
陶瓷膜
,
氧气渗透
,
电化学泵氧
,
氧离子导体
李光涛
,
邵宗平
,
熊国兴
,
董辉
,
丛铀
,
杨维慎
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2002.05.022
用湿化学方法合成了SrCo0.5FeO3 25(SC5FO),Lao 15Sr0.85Ga0.3Fe0.7O3-δ(LSGFO)和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCFO)三种透氧膜材料.采用H2-TPR、XRD和透氧测定,并结合膜反应等方法对它们的性质进行了比较研究.LSGFO与BSCFO具有较高的相结构稳定性,而SC5FO较差.LSGFO具有很高的抗还原能力,而BSCFO较差,但它具有优异的相结构可逆性.在air/He氧浓差梯度下,LSGFO和SC5FO导体膜的透氧量较低;BSCFO具有很高的氧渗透能力,850℃下,透氧量高达1.16[STP]mL/cm2@min.SC5FO膜反应器在POM反应开始不久,因为反应端膜表面的材料组成被反应气还原而出现严重的漏气现象,并最终导致实验失败.BSCFO与LSGFO膜反应器成功地应用到POM反应中,进行了长时间的稳定操作,稳态下透氧量分别高达11.5[STP]mL/cm2@min(875℃)与4.0[STP]mL/cm2@min(950℃).
关键词:
膜反应器
,
混合导体
,
氧分离
,
甲烷部分氧化
张海洲
,
丛铀
,
杨维慎
催化学报
采用阴极轻度过烧工艺制备了Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC)阴极,并在单电池运行条件下利用25%CO2(体积比)对电池阴极进行了原位处理. XRD及TG分析表明,在600 ℃下, CO2的原位处理导致SSC阴极表面有少量SrCO3和Co3O4生成. 空气吹扫下, SrCoO3-δ和Co3O4的存在都有效地改变了阴极材料的表面物理化学性质. 阴极电催化剂上氧还原速率的加快显著地降低了阴极的极化电阻,从而导致电池的功率密度提高了约20%.
关键词:
钐
,
锶
,
钴
,
二氧化碳
,
极化电阻
,
阴极电催化剂
,
固体氧化物燃料电池
