本发明专利技术公开了用于氧分离的钙钛矿型混合传导膜及其制备方法，更具体地，本发明专利技术公开了用于氧分离的用La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3-δ(LSTF-6437)涂覆的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF-5582)膜和制备用于氧分离的膜的方法，其中用组成为La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3-δ(LSTF-6437)的膜涂覆组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF-5582)的膜，由此该用于氧分离的膜具有改善的氧渗透特性和改善的对二氧化碳的阻隔。用LSTF-6437涂覆的BSCF-5582膜的优势在于：由于用LSTF-6437涂覆溶液涂覆BSCF-5582膜，则能够抑制氧渗透过程中由二氧化碳(CO2)引起的杂质的产生以避免膜氧渗透通量的降低，并且还能够增加用于膜氧渗透的比表面积以增加膜的氧渗透通量。
【技术实现步骤摘要】
ub>O<sub>3-δ</sub>膜及其制 ...的制作方法用于氧分离的用Laa6Sra4Tia3Fea7CVii涂覆的 Ba0 5Sr0.5Co0.8Fe0.203_δ 膜及其制备方法专利技术背景专利
本 专利技术涉及用于氧分离的钙钛矿型混合传导膜及其制备方法，更具体涉及用于氧分离的用 La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.703-5 (LSTF-6437)涂覆的 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.203-s (BSCF-5582)膜和制备用于氧分离的膜的方法，其中用组成为Laa6Sra4Tia3Fea7CVs (LSTF-6437)的膜涂覆组成为Baa5Sra5C0a8Fea2CVs (BSCF-5582)的膜，由此该用于氧分离的膜具有改善的氧渗透特性和改善的对二氧化碳的阻隔。现有技术描述近来，离子传导膜由于它们氧分离的性质而受到关注。特别地，致密陶瓷膜具有将氧从包含氧的混合气体中分离出来的优异性能，因此能够被用于广泛的领域和工业，包括钢铁工业、合成气生产、氧燃烧方法和二氧化碳捕集方法。如本领域已知的，氧燃烧技术是在氧燃烧后用于分离并捕集二氧化碳的典型二氧化碳捕集技术。当将高于95%的纯氧供给至锅炉时，仅用氧使锅炉中的燃料燃烧，从而能够容易地使高浓度二氧化碳分离出来而不需要诸如吸收胺的用于分离的分离方法。然而，如果使用大气而不使用从其中分离氧的任何处理，则其将不会受到空气中二氧化碳的影响。为了在氧分离方法中使用陶瓷膜，应确保膜在高温下在二氧化碳气氛中的稳定性。能够通过调节诸如膜的组成或厚度、方法条件等许多参数来改善陶瓷膜的氧渗透特性。 在这样的性质中，膜的材料和组成对于在方法条件下获得足够的氧流速和膜稳定性是重要因素。迄今为止，由于致密膜的高氧渗透通量，对于透过钙钛矿型致密膜的氧渗透的许多研究已经集中在掺杂锶的(LaSr) (CoFe)O3^5和(BaSr) (CoFe)O3^5上。已经通过将BSCF-5582粉末置于不锈钢模具中并采用单轴压制使粉末形成圆盘状制备出了钙钛矿型Baa5Sra5C0a8Fea2CVs (下文称为‘BSCF-5582’ )膜。附图说明图1显示作为烧结温度的函数的现有技术BSCF-5582膜的X-射线衍射(XRD)分析结果。参见图1，在1100°C的烧结温度下BSCF-5582膜显示出对应于单相钙钛矿结构的峰，但当将其在900°C烧结时，未显示钙钛矿结构的峰，并且出现碳酸盐的峰。因此，在现有技术中，通过将BSCF-5582前体粉末煅烧，将煅烧的粉末单轴压制成圆盘状并在1100°C下将圆盘状材料烧结来获得平膜。图2显示在变化的温度下，现有BSCF-5582膜的氧渗透试验结果。使用1. Omm厚的膜进行试验，并将氧分压为0.21大气压的不含二氧化碳(CO2)的合成气(氮和氧79 21 的混合物)作为原料气供给至膜。通过20ml/min的氦气(吹扫气)将渗透通过膜的氧转移至气相色谱(GC)以测量作为温度函数的膜的氧渗透通量。在图2中能够看出，现有BSCF-5582膜的氧渗透通量随着温度升高而增加，但该增量随着温度升高而逐渐降低。图3显示现有BSCF-5582膜的氧渗透试验结果，其中在将包含二氧化碳(CO2)的合成气供给至膜的同时进行试验。在该试验中，分别将包含二氧化碳(CO2)的浓度为300ppm、 500ppm和700ppm的每种原料气供给至膜，并且除了原料气的组成以外，其试验条件与图2 中所述的试验条件相同。即使用1. Omm厚的膜进行试验，原料气的氧分压为0. 21大气压， 通过20ml/min的氦气(吹扫气)将渗透通过膜的氧转移至气相色谱(GC)以测量作为温度函数的膜的氧渗透通量。如图3所示，当原料气中的二氧化碳(CO2)浓度为300ppm和700ppm时，在950°C 下膜的氧渗透通量分别为0. 83ml/min · cm2和0. 80ml/min · cm2。同时，在850°C或低于 850°C的温度下，以300ppm > 700ppm > 500ppm的顺序氧渗透通量更高，并且在900°C或高于900°C的温度下，以300ppm > 500ppm > 700ppm的顺序氧渗透通量更高，这表明膜的氧渗透通量随着原料气中二氧化碳(CO2)浓度的降低而增加。原料气的二氧化碳(CO2)浓度之间膜氧渗透通量的差别随着温度的升高而降低，并且在950°C下，300ppm和700ppm之间氧渗透通量的差别仅为0. 03ml/min · cm2。 当将图2显示的结果与图3中显示的结果进行比较时，能够看到如果原料气中二氧化碳(CO2)的浓度为300ppm至700ppm，膜的氧渗透通量降低约58%。图4显示与包含二氧化碳(CO2)的原料气接触的BSCF-5582膜表面的能量分散X 射线光谱(EDS)结果，其中将氧从原料气中分离之后进行EDS。如图4所示，氧渗透试验后，碳存在于膜的表面。在膜表面发现的碳表明在渗透试验过程中，膜表面与原料气的二氧化碳(CO2)反应以产生杂质而不产生钙钛矿结构。图5显示在1100°C将膜烧结后以及将在1100°C烧结的膜于950°C保持在二氧化碳 (CO2)气氛中168小时后，立即进行XRD分析的结果。从图5中能够看出，烧结后立即进行试验的膜显示出单相钙钛矿峰，但在二氧化碳(CO2)气氛中保持168小时的膜没有保持钙钛矿结构，并且在于二氧化碳(CO2)气氛中保持168小时的膜上出现了碳酸盐的峰。在长期试验后，与碳酸锶(SrCO3)的标准峰 (05-0418)相比，BSCF-5582膜的XRD峰前移约0. 7°，但XRD峰的形状和强度与标准峰的形状和强度一致，这表明XRD峰一定为碳酸盐的峰。这样的结果表明原料气的二氧化碳(CO2)与膜中的锶反应形成了如碳酸锶 (SrCO3)的碳酸盐。在膜上形成的碳酸盐不仅降低了膜的氧渗透通量，而且使膜的晶体结构与钙钛矿结构不同，从而降低了通过膜的氧渗透。因此，现有BSCF-5582膜的问题在于其不适用于从包含约300ppm 二氧化碳的大气中直接分离氧。为了解决这个问题，能够使用用于除去二氧化碳的预处理方法，但这增加了方法成本和氧分离成本。专利技术概述因此，鉴于现有技术中存在的问题作出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供用于氧分离的用Laa6Sra4Tia3Fea7CVs (下文称为‘LSTF-6437，)涂覆的BSCF-5582膜和制备用于氧分离的膜的方法，其中用LSTF-6437涂覆BSCF-5582膜的表面，由此在高温CO2气氛中用于氧膜的膜具有优异的氧分离特性和优异的相稳定性。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供用于氧分离的用LSTF-6437涂覆的BSCF-5582膜，其中用LSTF-6437涂覆BSCF-5582膜的表面。根据本专利技术的另 一方面，提供制备用于氧分离的用LSTF-6437涂覆的BSCF-5582 膜的方法，该方法包括以下步骤(a)制备BSCF-5582粉末和LSTF-6437粉末；(b)由 BSCF-5582粉末制备BSCF-5582膜；(c)使用LSTF-6437粉末制备LSTF-6437涂覆溶液；(d) 用LSTF-6437涂覆溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于氧分离的用Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｔｉ０．３Ｆｅ０．７Ｏ３－δ（ＬＳＴＦ－６４３７）涂覆的Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ（ＢＳＣＦ－５５８２）膜，其中用组成为Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｔｉ０．３Ｆｅ０．７Ｏ３－δ的膜涂覆组成为Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ的膜的表面。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴正勋，白一铉，南盛讚，尹汝一，崔秀贤，朴尚道，孙修焕，
申请(专利权)人：韩国ENERGY技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR
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