项目名称: CGO-CuFe2O4双相透氧膜的制备及其在SO3分解反应中的催化和分离性能研究

项目编号: No.21506237

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 贺广虎

作者单位: 中国科学院青岛生物能源与过程研究所

项目金额: 21万元

中文摘要: 硫碘热化学循环水解制氢技术是目前最有前景和研究最多的制氢方法之一,本项目着眼于硫碘热化学循环中最耗能、最复杂的SO3分解反应出发,开发以CuFe2O4为涂层、CGO-CuFe2O4为分离层的催化透氧膜,利用透氧膜对氧气100%的分离选择性,实现SO3分解反应和产物分离过程耦合,打破化学反应热力学和动力学限制,显著提高反应收率。首先,考察CGO和CuFe2O4组成对透氧膜结构和性能的影响,优化比例,获得结构稳定、渗透性能好的透氧膜。然后考察CuFe2O4涂层的组成和结构对透氧膜渗透性能和SO2气氛中稳定性的影响,经优化获得涂层与分离层兼容、透氧性能高、抗硫性能好的CuFe2O4/CGO-CuFe2O4催化透氧膜,并研究其在SO3分解反应中的催化和分离性能,对涂层和分离层结构、形貌、组成表征,加深对透氧膜催化和分离过程的理解,为透氧膜在硫碘热化学循环、燃料电池等领域的研究和应用奠定基础。

中文关键词: 硫碘热化学循环;三氧化硫分解;透氧膜;膜反应器;催化和分离

英文摘要: Sulfur-iodine thermal cycle (S-I thermal cycle) is one of the most promising technologies for massive hydrogen production. At present, one challenge of its wide application and industrialization is improving the efficiency of hydrogen production. In S-I thermal cycle, sulfur trioxide (SO3) decomposition as the most complicated and technologically demanding part depends significantly on the hydrogen production efficiency. The objective in this project is to prepare CuFe2O4/CGO-CuFe2O4 dual phase catalytic oxygen permeable membrane for coupling SO3 decomposition and oxygen separation, and increase dramatically the yield of sulfur dioxide and ultimately the efficient of S-I thermal cycle. In specific, the effect of the ratio of oxygen ion conductor CGO and electron conductor CuFe2O4 on the structure stability, oxygen permeability of membrane will be investigated. Afterwards, the effect of catalyst composition and structure on the oxygen permeation rate and stability in SO2-O2 atmosphere of CGO-CuFe2O4 dual phase membrane will be studied respectively in order to prepare highly stable and efficient catalytic oxygen permeable membranes. Expectedly, the conversion of SO3 decomposition will be increased obviously. Through this project, it helps in understanding the relationship of catalytic reaction and membrane separation in catalytic oxygen permeable membrane, preparing oxygen permeable membranes with high activity and sulfur tolerant for wide applications in S-I thermal cycle, fuel cells and chemical reactors.

英文关键词: sulfur-iodine thermal cycle;sulfur trioxide decomposition;oxygen permeable membrane;membrane reactor;catalytic and separation

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