镧系高熵钙钛矿透氧膜

潮湿CO₂下500小时稳定

通过高熵掺杂策略实现熵主导的相稳定，在95% CO₂+5% H₂O气氛下保持结构完整与透氧性能，克服了传统钙钛矿膜在含CO₂和H₂O环境中的降解难题。

Yongfan, Zhu · Mengliang, Chen · Meng, Wu · 张广儒 · 刘郑堃 · 刘公平 · 金万勤

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

透氧通量保持

{'zh': '0.23', 'en': '0.23'} mL·cm⁻²·min⁻¹

稳定运行时间

{'zh': '500', 'en': '500'} h

膜厚度

{'zh': '1', 'en': '1'} mm

技术优势

耐潮湿CO₂

在95 vol% CO₂和5 vol% H₂O气氛中稳定运行超过500小时，透氧通量维持在0.23 mL·cm⁻²·min⁻¹，避免了传统钙钛矿膜的快速碳酸化失效。

高熵稳定相结构

A位五种阳离子等摩尔混合带来的高构型熵驱动了相稳定，使得膜在苛刻气氛下保持正交钙钛矿结构，抑制了分解和相变。

CO₂分解活性在线

膜反应器中高熵原位析出催化剂直接参与CO₂分解，实现同步提氧与CO₂转化，无需额外催化剂负载步骤。

应用场景

• 富氧燃烧膜反应器：在富氧燃烧烟气中维持长期透氧，省去预干燥除CO₂。
• CO₂捕集与转化：膜反应器直接分解CO₂并同步提氧，实现捕集转化一体化。
• 高温陶瓷膜：高熵设计提升陶瓷膜在苛刻高温酸性气氛下的相稳定性。
• 氢能纯化分离：透氧膜可作为氧传输媒介，用于氢气生产中氧分离或水分解耦合。