质子导体陶瓷膜可高效分离氢离子 技术研究还在不断深入

质子导体陶瓷膜可高效分离氢离子 技术研究还在不断深入

质子导体陶瓷膜，也称氢离子导体陶瓷膜，是在高温条件下以质子（氢离子）为电荷载流子的快离子陶瓷导体，可以将氢气从复杂的气体组分中分离出来。

　　质子导体（氢离子导体），是传导氢离子的固体电解质，可用于化学能、电能相互转化领域，用来制造质子导体固体氧化物燃料电池、质子传导型固体氧化物电解池以及质子导体陶瓷膜反应器等装置，功能是隔开阴阳二极并传导质子，通常为陶瓷材料，制造为隔膜形式，即质子导体陶瓷膜。

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）将化学能转化为电能，利用氢气化学反应产生电，固体氧化物电解池（SOEC）将电能转化为化学能，利用电解水制氢，二者能量转化效率高。以质子导体陶瓷膜为电解质制造而成的SOFC、SOEC，在保留装置已有优点的同时，可以降低工作温度，提高使用寿命，并进一步提升离子电导率。

　　质子导体陶瓷膜反应器可以用于有机化合物氢化、脱氢领域。在甲烷水蒸气重整以及氨气电化学裂解过程中，质子导体陶瓷膜反应器可实现低能耗、高效率地分离气体产物，得到高纯氢气；在乙烷生产乙烯过程中，质子导体陶瓷膜反应器可配套乙烷非氧化脱氢工艺制造乙烯，具有转化效率高的优点，并可实现烯烃电能联产。

　　根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国质子导体陶瓷膜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，质子导体陶瓷膜具有能耗低、环保性高、使用成本低、分离效率高等优点，作为能量转化装置的电解质，是不可或缺的核心组成部分之一，其性能优劣直接影响质子传导效率，进而影响装置的能量转化效率。

　　目前已开发的具有代表性的质子导体陶瓷膜材料主要是BZCY（钇掺杂锆铈酸钡）、BCZYYb（钡铈锆钇镱）等，通常具有优良的化学稳定性与质子传输性。中国科学院宁波材料技术与工程研究所申请的“一种质子陶瓷燃料电池及其制备方法”专利，采用的质子导体陶瓷膜材料包括BCZYYb和/或BCZY。

　　新思界行业分析人士表示，为进一步提高性能，目前质子导体陶瓷膜材料技术研究开发还在不断深入，我国南京理工大学、中国矿业大学发表“质子传导型固体氧化物电解池中电解质材料的研究进展”论文。在国外，东京工业大学开发出Ba2LuAlO5质子导体陶瓷膜材料；美国CoorsTek公司开发出由玻璃陶瓷和金属颗粒相结合的复合质子导体陶瓷膜材料。