[发明专利]含催化剂的氧气传送膜

摘要

本发明描述了一种制备含催化剂的复合氧离子膜的方法，在所述含催化剂的复合氧离子膜中，多孔燃料氧化层和致密分离层以及任选的多孔表面交换层由(Ln_l‑xA_x)_wCr_l‑yB_yO_3‑δ和掺杂氧化锆的混合物在多孔支承体上形成。将某些催化剂金属添加到所述燃料氧化层中不仅增强了初始氧气流量，还降低了长期操作中氧气流量的降低速率。流量和稳定性改善的一种可能的原因是所述催化剂金属的添加减少了在膜制造和操作期间(Ln_1‑xA_x)_wCr_l‑yB_yO_3‑δ与氧化锆相之间的化学反应，如X射线衍射结果所示。

主权项

1.一种制备氧离子复合膜的方法，包括：在多孔支承体上形成第一层，所述第一层包含(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ、掺杂氧化锆、催化剂金属M和造孔剂的第一颗粒混合物，其中Ln为La、Y、Pr、Ce或Sm，A为Ca或Sr，B为Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti或它们的组合，w为约0.9至约1.0，x为约0.1至约0.3，y为约0.1至约0.7，并且δ为使组合物电荷为中性的值，催化剂金属M为催化剂金属或催化剂金属的氧化物、碳酸盐或硝酸盐，其中所述催化剂金属选自Ru、Pd、Pt、Rh、Ni、Co或它们的组合；所述第一混合物包含所述(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ、所述掺杂氧化锆和所述催化剂金属M，使得当烧结时，基于总固体物的体积百分比，所述第一层将包含约20体积％至约70体积％的所述(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ、约30体积％至约80体积％的所述掺杂氧化锆，以及任选地约0.1体积％至约20体积％的所述催化剂金属M；在所述第一层上形成第二层，所述第二层包含(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ和所述掺杂氧化锆的第二颗粒混合物并且不包含造孔剂，其中Ln为La、Y、Pr、Ce或Sm，A为Ca或Sr，B为Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti或它们的组合，w为约0.9至约1.0，x为约0.1至约0.3，并且y为约0.1至约0.7，并且δ为使所述组合物电荷为中性的值；所述第二混合物包含所述(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ和所述掺杂氧化锆，使得当烧结时，基于总固体物的体积百分比，所述第二层将包含约20体积％至约70体积％的所述(Ln1‑xAx)wCr1‑yByO3‑δ和约30体积％至约80体积％的所述掺杂氧化锆；加热所述第一层、所述第二层和所述多孔支承体，使得所述第一层部分地烧结成包含所述第一颗粒混合物的多孔物质，从而提供多孔燃料氧化层，并且所述第二层完全烧结成包含所述第二颗粒混合物的致密物质，从而提供致密分离层。