质子导体陶瓷膜反应器,是将膜分离过程与电化学反应过程相结合的新技术,其利用质子导体陶瓷膜作为电解质。
质子导体,具有质子电导率高的特点,是一种固体电解质,通常为陶瓷材料,制造成隔膜形式,即质子导体陶瓷膜。质子导体陶瓷膜是一种电化学能量转换器,可以从气体中分离得到高纯氢气,能够应用在质子陶瓷燃料电池(PCFC)、质子传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)、氢气传感器、水蒸气传感器、氢泵、合成氨、有机化合物氢化/脱氢等装置制造领域。
质子导体陶瓷膜反应器可用于天然气蒸气重整领域。天然气的主要成分是甲烷,质子导体陶瓷膜反应器在甲烷水蒸气重整过程中,可通过膜扩散过程分离产物氢气,还能够调节反应过程参数,能够提高氢气产率,具有转化效率高的特点,可以较低成本获得高纯氢气,并降低能源消耗。
质子导体陶瓷膜反应器也可用于氨气制氢领域,基于质子导体陶瓷膜反应器质子传导高选择性的特点,对氨气实现高效电化学裂解得到高纯氢气。乙烯是石化领域重要基础原料,为降低石油需求,乙烷生产乙烯受到关注,利用质子导体陶瓷膜反应器实现乙烷非氧化脱氢制乙烯,具有转化率高、碳排放低、烯烃选择性高等优点,还能实现烯烃电能联产。
新思界
行业分析人士表示,美国先进陶瓷制造商CoorsTek公司发表“陶瓷膜制氢”研究成果,开发出玻璃陶瓷金属颗粒复合材料作为质子导体陶瓷膜,利用质子导体陶瓷膜反应器,基于吸热重整反应与电化学气体分离压缩产生的热量,从氨气、甲烷、沼气中高效提取氢气。
华南理工大学申请了“一种质子导体陶瓷膜反应器及其制备方法和应用”的专利,发明的质子导体陶瓷膜反应器可以在中温下电化学合成氨,具有高效率分离氢、合成氨性能,适合大规模推广应用。我国质子导体陶瓷膜反应器相关研究机构还有清华大学、天津工业大学等。