新型氫燃料凈化膜為更環(huán)保的混合氣體分離氫燃料鋪平道路

高轉(zhuǎn)化率、低操作溫度和低成本潛力的優(yōu)勢，使太陽能光電化學(xué)(PEC)水分解制氫成為一種有吸引力的“綠色”制氫方法。但有些情況下，從混合氣體(稱為“合成氣”)中有效地分離氫氣確實很困難。最近發(fā)表在《Separation and Purification Technology》雜志上的一篇論文試圖解決這一問題。

此項研究中，日本名古屋理工學(xué)院的研究小組，在巖本友治教授的帶領(lǐng)下，與法國的研究人員合作，成功地測試了一種新型膜，可以高選擇性地分離出PEC方法制得的氫氣。巖本友治教授表示：“膜分離作為一種低成本的氫提純技術(shù)很有吸引力。但目前的技術(shù)面臨幾個挑戰(zhàn)，如聚合物膜的水致膨脹以及金屬、聚合物和負(fù)載液體膜的低氫滲透性的問題?！?/p>

研究人員首先開發(fā)了一種有機(jī)-無機(jī)雜化聚合物膜，其主要由一種“聚碳硅烷”(PCS)聚合物與氧化鋁(Al2O3)多孔載體構(gòu)成。高相對分子質(zhì)量PCS的熔點在200 ℃以上，而且這種超疏水PCS膜可以沉積在由介孔氧化鋁改性成的大孔氧化鋁管狀載體上。PCS膜研制成功后，研究人員在PEC反應(yīng)條件下對其進(jìn)行了測試。正如設(shè)想的那樣，PCS膜具有較高的疏水性。此外，在模擬的50 ℃高濕氣流下，PCS膜表現(xiàn)出良好的氫選擇性。

進(jìn)一步的分析表明，氫在PCS膜中的優(yōu)先滲透由“固態(tài)擴(kuò)散”機(jī)制所控制?？偟貋碚f，不同條件下，PCS膜都表現(xiàn)出很高的氫氣分離效率。隨著進(jìn)一步發(fā)展和完善，這種新型PCS膜必將走向商業(yè)應(yīng)用，不僅會促進(jìn)氫燃料的使用，滿足能源需求，而且會抑制不可再生化石燃料的使用。