近日，中國科學院青島生物能源與生物過程技術研究所（QIBEBT）的研究人員開發了一種新的“界面反應誘導重組”方法，用于制備具有氧化鈰基薄膜的可穩定產氫的多層陶瓷膜。該成果在11月3日發表于Angewandte Chemie（應用化學）國際版。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202210485

使用界面反應誘導重組方法制備具有離子傳導致密薄層的多層陶瓷膜

氫能作為清潔能源備受關注，但為了更好應用于燃料電池，需要在石化生產過程中進行純化。使用致密氧離子傳導陶瓷膜的化石衍生氫輔助水分解是一種很有前途的純化方法，然而傳統逐層沉積方法制備具有離子傳導致密薄層的多層陶瓷膜繁瑣且成本高昂，并且常受層間粘附性能不足（沉積的薄層通常在共燒結過程中從支撐層分層）的限制。

“在這種新方法中，通過刻意使用適當的蝕刻劑Al₂O₃，壓制顆粒中的表面含鐵晶粒在高溫下通過界面反應選擇性地蝕刻，產生反應焓，”QIBEBT的何廣虎副教授說，該研究的第一作者。“預計熱量會增加局部溫度，以推動表面隔離的螢石型晶粒重新組裝成致密的薄層，從而切斷界面反應，避免薄層的連續生長。”

通過這種界面反應誘導的重組方法，研究人員發現生成的二氧化鈰基層非常薄（約1μm）、高度致密并且牢固地粘附在母層上，不僅顯著降低了離子傳輸阻力，而且確保多層膜在各種應用中的結構完整性。使用開發的多層膜，研究人員展示了通過氧化含有H₂、CH₄、CO₂、CO和H₂S的模擬焦爐氣體輔助水分解產生氫氣。他們發現具有CGO致密薄層的膜顯示非常長的耐用性（>1000小時），強調了高性能膜反應器在實際條件下用于制氫的前景。

編譯 YUXI

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