SDC-BCCF双相透氧膜材料的合成及透氧性能研究

为了提高透氧膜材料的稳定性和透氧量,通过一锅法合成了Ce0.8Sm0.2O1.9(50％,质量分数,下同)-BaCe0.1 Co0.3Fe0.6 O3-δ (50％)(SDC-BCCF)萤石-钙钛矿双相透氧膜材料,并系统考察了透氧温度、膜片厚度和氧分压梯度(吹扫气速率)对SDC-BCCF双相透氧膜透氧性能的影响.XRD表征表明,SDC萤石相和BCCF钙钛矿相可均匀相容于SDC-BCCF双相材料中,但是细微分析发现,材料中仍有微量BaCeO3钙钛矿杂相的存在.SEM表征表明,在1450℃焙烧条件下可以获得致密的SDC-BCCF双相透氧膜膜片.氧渗透实验表明,温度的升高、膜片厚度的下降以及吹扫气流速率的增加均有利于SDC-BCCF透氧膜透氧量的提升,其中0.5 mm厚度的SDC-BCCF双相透氧膜片在950℃下透氧量可达到0.71 mL/(min·cm2).通过对SDC-BCCF膜片速率控制步骤的考察可以发现,当SDC-BCCF膜片厚度大于或等于0.7 mm时,透氧过程为体相扩散控制;当膜片厚度小于0.7 mm时,透氧过程逐步转为表面交换控制.