SrCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.2)O_(3-δ)混合导体中空纤维膜的制备及其氧渗透性能

基于相分离理论,采用干湿法纺丝技术结合后续的烧结工艺,制备出SrCo_(0.4)Fe_(0.4)Zr_(0.2)O_(3-δ)(SCFZ)混合导体中空纤维膜.借助于XRD、SEM、热膨胀分析以及氧渗透性能分析等手段,分别对样品的晶相结构,膜的微观形貌,中空纤维膜生坯的烧结行为以及膜的氧渗透通量进行了研究.结果表明,中空纤维膜晶相结构由钙钛矿主体相、SrZrO_3相及Co_3O_4相组成,SrZrO_3相含量随烧结温度升高而增大.膜断面邻近内外皮层均存在指状孔,膜壁中部区域为海绵孔,此结构由聚合物溶液沉浸相分离形成.综合烧结行为,XRD及SEM结果,再结合气密性和机械强度测试,确定生坯适宜的烧结温度为1240℃.在此条件下制备的SCFZ中空纤维膜力学性能优异,三弯矩断裂强度达到74.19MPa,在850℃时,空气/氦气梯度下的氧渗透通量为2.9×10~(-7)mol/(cm~2·s),并且在160 h的测试周期内保持稳定.