近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员江河清与德国汉诺威大学合作，开发出一种新型钛基双相混合导体透氧膜。相较于传统铁基双相膜的化学不稳定性，钛基双相膜材料在含有水蒸气和高浓度氢气气氛下处理100小时，仍然保持原有的相结构和微观形貌，抗还原稳定性十分优异。

研究人员表示，这种新材料可以一步制备不含一氧化碳（CO）的高纯度氢气，后者可作为燃料直接用于氢燃料电池。相关成果日前发表于《德国应用化学》。
陶瓷透氧膜优越性明显
陶瓷透氧膜是一类同时具有氧离子—电子混合导电性的陶瓷膜，对氧气具有100%的选择透过性，相比传统技术具有明显优越性。
“以美国Air Products公司来说，该公司采用膜技术制氧，与传统的深冷技术相比，投资成本降低25%~30%，能量消耗则降低35%~60%。”江河清对《中国科学报》说。
此外，在化工生产中，利用膜反应器还可合并反应和分离这两个彼此独立的过程。“例如，可利用透氧膜一侧供氧方式实现膜另一侧天然气高效转化为合成气、乙烷、乙烯等高价值化学品，实现天然气的资源化利用。”江河清解释道。
基于此，美国能源部早在1992年就制订了Gas To Liquid（GTL）计划，设想通过膜反应器技术将甲烷转变为合成气，并先后成立了以Argonne国家实验室和Air Products公司为首的研究团体。
氢作为一种可再生能源，被广泛应用于合成氨、石油炼制以及半导体生产和燃料电池行业中。以储量丰富的工业副产氢作为燃料电池的氢源，有利于解决燃料氢气存在的高成本和大规模储运问题。
然而，工业副产氢中含有微量的CO等杂质，会使燃料电池电极中毒失活，严重影响其操作稳定性，迫切需要发展全新、高效的制氢体系，以攻克工业副产氢分离纯化过程中面临的工艺复杂和氢气纯度低的难题。
“这种混合导体膜的制备成本低廉，工艺简单，实现了化工生产的过程强化，避免了复杂、高成本的分离纯化过程，在氢气分离制备领域有着广阔的应用前景。”江河清说。