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近年来,混合导体透氢陶瓷膜受到了国内外科研学者的广泛关注。该类膜不仅可应用于高温H2分离,还能与反应耦联用作涉氢反应器。在各种透氢膜材料中,稀土钨酸盐化合物由于其对CO2等酸性气体具有优异的稳定性以及良好的混合质子和电子传导性,所以被认为是未来最有前景的H2分离膜材料之一。影响混合导体透氢膜的透氢量的主要因素包括膜材料的电导率、膜表面的催化活性、膜的厚度以及膜两侧氢气分压梯度和温度等。本论文选取Nd5.5W0.5Mo0.5O11.25-δ（NWM）为研究对象,分别从优化膜的形貌和改善材料的电导率两方面来提高NWM透氢膜的透氢性能。为了提高透氢膜的氢气渗透通量,我们制备了壁厚低至微米级、膜面积体积比大的U型中空纤维混合导体透氢膜,并研究了其透氢性能。通过固相反应法合成NWM粉体,采用相转化法制备NWM中空纤维膜生胚,并在1500 oC高温吊烧10小时得到致密的U型NWM中空纤维混合导体透氢膜。透氢性能测试结果表明,U型NWM中空纤维膜的透氢量随温度及膜两侧H2分压差的升高而增大。在湿润的吹扫气氛下,膜的产氢量达到最优。在975 oC,以80%H2-20%He作为进料气且以湿润气氛吹扫时,U型NWM中空纤维膜的透氢量高达1.29 mL/min·cm2。目前的工业过程得到的含H2气体往往含有大量的CO2,混合导体透氢膜在这样的酸性环境进行氢气分离纯化时,必须具备良好的化学稳定性。为了评估U型NWM中空纤维透氢膜的实用性,本论文考察了其在CO2气氛中的透氢性能及操作稳定性。首先,我们对NWM粉体进行了高温CO2气氛处理和热重分析,发现NWM化合物具有良好的抗CO2性能。其次,本论文研究了U型NWM中空纤维膜在CO2存在条件下的透氢性能。在900 oC,当进料CO2浓度由0逐渐增加至40%时,由于CO2与H2之间发生的可逆反应以及二者在透氢膜表面的竞争吸附作用,使得膜的透氢量从0.58 m L/min·cm2降到0.30 mL/min·cm2。使用惰性气体替代CO2后,膜的透氢量可以恢复至初始值0.58mL/min·cm2。最后,我们研究了U型NWM中空纤维膜在CO2气氛中的长期透氢稳定性。在长达80小时的透氢测试过程中,膜的透氢量始终维持在0.16 m L/min·cm2左右。对透氢测试后的U型NWM中空纤维膜进行XRD和SEM表征,发现膜的相结构并没有发生变化,从微观形貌角度看,测试后的膜也保持致密状态,这说明U型NWM中空纤维膜在CO2气氛中具有优异的化学稳定性,为将来透氢膜用于实际氢气分离奠定了坚实的基础。为了提高NWM材料的电导率以获得更高的透氢量,我们选用Nb5+部分取代W7+使材料的氧空缺浓度增加,离子传导性增强。制备并研究了基于材料Nd5.5W0.35Mo0.5Nb0.15O11.25-δ（NWMN）透氢膜的透氢性能。以固相反应法制备NWMN粉体,采用等静压法制备NWMN片状膜生胚,并在1500 oC烧结得到致密的NWMN片状透氢膜,通过气相色谱法测试NWMN片状膜的透氢性能。对NWMN成相粉体进行CO2气氛处理和热重分析,并进行XRD表征,结果证明无任何碳酸盐或其他杂相物质生成,说明NWMN化合物在CO2气氛中化学稳定性良好。此外,论文还比较了相同厚度的NWMN和NWM片状膜在相同条件下的透氢性能,发现NWMN片状膜的透氢量比NWM的透氢量有所提高,例如,在1000 oC的干燥气氛中,NWMN片状膜的透氢量约为NWM的透氢量的1.5倍,这说明利用Nb5+掺杂取代W7+提高NWM的透氢量是可行的。综上所述,优化膜的形貌或者提高材料的电导率均能使混合导体透氢膜的透氢量有所提高。同时,本论文还验证了NWM材料优异的抗CO2稳定性,表明基于NWM质子导体材料的混合导体透氢膜可应用于未来实际的H2分离纯化。