陶瓷中空纖維透氧膜集束與高溫密封.pdf

1、混合離子-電子陶瓷(MIEC)中空纖維透氧膜因具有能耗低、安裝方便、對氧具有100％選擇性等特點而受到廣泛關注，但是陶瓷中空纖維膜固有的脆性以及直徑小、壁厚薄而導致膜的機械強度低，并且在高溫下難密封且不易組件，這些限制了它的大規(guī)模應用。本文針對這些問題展開了一系列研究，選擇La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)中空纖維膜作為研究對象，采用鈣鈦礦材料作為粘結劑將多根LSCF膜進行集束，探究該方法對膜的透氧量和機械強度

2、的影響，并對LSCF膜束的高溫密封做了一定的研究。
　　LSCF是典型的MIEC膜材料，因此我們選擇LSCF膜進行集束，為了達到更好的集束效果，本章選擇了LSCF鈣鈦礦材料作為粘結劑。并對LSCF中空纖維膜束進行一系列表征和氧滲透測試，實驗結果表明利用具有多孔結構的鈣鈦礦材料對中空纖維膜集束不僅能提高膜束的機械強度而且還促進了膜束的表面交換動力學，因而提高了氧滲透速率。機械強度由單根膜的112.68MPa提高到10根膜束的150.

3、5MPa;透氧量由單根膜的0.42mL cm-2min-1提高到10根膜束的0.61mLcm-2min-1，其中膜束的最佳孔隙率范圍在0.26-0.38之間，過低的孔隙率會對膜束的氧滲透性能造成阻力。同時中空纖維膜束在氧滲透過程中表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。
　　LSCF材料穩(wěn)定性高但透氧量偏低，而Ba0.5Sr0.5Co0.4Fe0.6O3-δ(BSCF)材料表現(xiàn)出很高的透氧量更有利于表面氧交換反應動力學，因此我們選擇BSCF材料作為粘

4、結劑對LSCF膜進行集束。單根膜透氧量為0.42mL cm-2min-1提高到10根膜束透氧量為的0.66mL cm-2min-1，同時機械強度由單根膜的112.68MPa提高到10根膜束的139.6MPa。利用BSCF粉體作為粘結劑集束的中空纖維膜氧滲透通量高于LSCF粉體作為粘結劑所制備的，同時中空纖維膜束在氧滲透中也表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。
　　通過測試各種密封膠的最高工作溫度，選定HBC-1096膠作為密封材料然后與LSCF粉