钨掺杂的SrCoO3及(La0.8Ca0.2)1.01FeO3中空纤维膜透氧性能研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ppt20041
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钙钛矿型混合导体透氧膜具有分离效率高、能耗低、操作简单等优点,但是该类材料仍存在机械强度不足,不耐CO2等缺点,且透氧性能仍需进一步提升。本文以钨掺杂SrCoO3材料,提升钙钛矿型混合导体的透氧性能,并改进(La0.8Ca0.2)1.01FeO3的结构,提高机械强度和耐CO2能力。实验采用溶胶-凝胶法(sol-gel)合成SrCo1-xWxO3-δ(0≤x≤0.25,SCWx)系列陶瓷粉;进而采用相转化-烧结技术将所得的SCWx粉体制备成中空纤维致密陶瓷膜。考察了钨的掺杂量、吹扫气流量、温度以及CO2含量等因素对中空纤维陶瓷膜的材料结构、孔隙结构、透氧性能以及稳定性的影响。结果显示,W的最佳掺杂量为10%。SCW0.1中空纤维陶瓷膜在900 ℃和He吹扫速率为180 mL·min-1条件下的氧渗透速率为4.00 mL·min-1·cm-2,1250 ℃烧结后的SCW0.1中空纤维陶瓷膜抗折强度为93.89 MPa。二氧化碳作吹扫气条件下,SCW0.1中空纤维膜氧渗透速率为0,连续吹扫30小时后再切换为惰性气体He,氧渗透速率能100%恢复,说明短时间内再生能力较好。银催化剂修饰SCW0.1膜外表面,在950 ℃时氧渗透速率最高增加了 0.70 mL·min-1·cm-2。A位掺杂Ba2+,900 ℃、He吹扫速率为180 mL·min-1时氧渗透速率高达4.75 mL·min-1·cm-2,抗折强度提高至 177.00 MPa。(La0.8Ca0.2)1.01FeO3-δ(LCF)中空纤维陶瓷膜具有较好的机械性能,抗折强度高达320.00MPa,LCF中空纤维陶瓷膜氧渗透性能较小,表面经过酸处理的LCF膜氧渗透性能明显提高,950℃、He吹扫速率为150mL·min-1时,氧渗透速率从0.46mL·min-1·cm-2增加至0.83mL·min-1·cm-2。经BSCF修饰后,在900℃、氦吹扫速率为150mL·min-1时,氧渗透速率增加了 0.12mL·min-1·cm-2;特别是在纯二氧化碳作吹扫气时,连续运行200 h氧通量无衰减。
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