混合导体透氧膜在膜反应器领域应用潜力大 我国技术研究不断深入

混合导体透氧膜在膜反应器领域应用潜力大 我国技术研究不断深入

混合导体透氧膜，是一种透氧无机陶瓷膜材料，兼具氧离子导电性与电子导电性，在高温条件下，当膜两侧氧浓度存在差异时，高氧压侧的氧可以向低氧压侧透过，实现氧气分离。

　　混合导体透氧膜的工作原理是，高氧压侧的氧分子，在膜表面获得电子形成氧离子，氧离子透过膜向另一侧传导，然后释放电子形成氧分子，释放的电子透过膜传导到高氧压侧，此过程不断循环从而实现氧分离。理论上来讲，混合导体透氧膜的氧选择透过性为100%。

　　根据新思界产业研究中心发布的《2025-2030年中国混合导体透氧膜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，混合导体透氧膜可以广泛应用在从空气中分离氧、从工业混合气体中分离氧、纯氧制备、富氧燃烧、化工催化、膜反应器、固体燃料电池等领域。例如在纯氧制备领域，采用混合导体透氧膜制氧，可以减少工厂占地需求以及生产过程中的能耗，从而降低投资成本与生产成本。

　　混合导体透氧膜的氧分离技术可以与催化反应相结合，应用在膜反应器中，能够简化催化反应流程，并降低能耗。例如在甲烷制备合成气中，混合导体透氧膜利用空气分离得到氧气，与甲烷进行氧化反应，氧分离与氧化反应集成于膜反应器中；在焦炉煤气制备氢气中，混合导体透氧膜可以将氧分离与焦炉煤气氧化重整集成于膜反应器中。

　　为满足不同场景特别是高温环境应用需求，混合导体透氧膜需要具备选择性高、氧渗透效率高、热稳定性高、机械强度高、物理化学稳定性高、环境适应性强等特点，以实现高效的工作效率。当前，混合导体透氧膜的氧渗透通量与结构稳定性之间依然存在难以平衡的问题，因此其技术研究还在不断深入。

　　2023年2月，我国中山大学团队通过铟化学掺杂调控的方法构建了无钴的铁基双相混合导体透氧膜材料，提高了材料的稳定性与透氧性能，并在此基础上利用镓进行掺杂调控，获得镓基双相混合导体透氧膜新材料体系，稳定性十分优异，该相关研究成果发表于《Journal of Membrane Science》期刊。

　　新思界行业分析人士表示，随着经济与科技不断发展，全球能源需求持续攀升，膜反应器可以强化反应过程，在提高转化效率的同时可以降低能源消耗，仅从膜反应器领域来看，混合导体透氧膜拥有广阔应用前景。我国是工业大国，混合导体透氧膜的开发与应用逐步受到重视，相关研究机构还在不断增多，主要有上海大学、中国科学院大学、北京科技大学、中国科学院大连化物所等。