基于Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ材料的耐CO2高透性矿的设计
Yongfan Zhu1, Jia Liu1, Zhengkun Liu1
1State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, College of Chemical Engineering, Nanjing Tech University, No. 30 Puzhu Road (S), Nanjing 211816, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 28, 2024
概括
高性矿材料 (HEPMs) 经过修改,以改善CO2大气中的氧气透性. 在Ni替代的HEPM中引入A位点缺陷显著提高了CO2捕获应用的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 高性矿材料 (HEPMs) 由于其多元素组成和无序结构,提供了增强的二氧化碳抗性.
- 对HEPM的修改,特别是在稀土元素的A位点,可以提高CO2的稳定性,但可能会降低氧气的透性.
- 优化氧气透性对于高效的二氧化碳捕获,储存和利用技术至关重要.
研究的目的:
- 为了提高高性矿材料 (HEPMs) 在空气和二氧化碳大气中的氧气透性.
- 研究B站点和A/B站点修改对HEPM性能的影响.
- 探索在二氧化碳应用中用Ni替代的HEPM中A现场缺陷工程的潜力.
主要方法:
- 通过在B位部引入Ni来合成Ni替代的HEPM (La0.2Pr0.2Nd0.2Ba0.2Sr0.2Co0.7Fe0.2Ni0.1O3-δ)
- 引入A位点缺陷,以创建修改后的HEPM (La0.1Pr0.2Nd0.2Ba0.2Sr0.2Co0.7Fe0.2Ni0.1O3-δ).这些缺陷可能会导致A位点缺陷.
- 在含有二氧化碳的大气下评估氧气透流量和结构稳定性.
主要成果:
- 在纯二氧化碳大气中,A位缺陷HEPM膜 (L0.1M1.7N0.1) 在纯二氧化碳大气中实现了0.29mL·cm-2·min-1的氧气透流.
- 经过修改的膜表现出了优异的结构稳定性,在20%的CO2/80%的热气氛下保持其矿结构长达120小时.
- 现场缺陷工程证明在克服通常与HEPMs相关的氧气透性降低方面是有效的.
结论:
- 在Ni替代的高透性矿中A位点缺陷工程是一种增强氧气透性的有希望的策略.
- 这些修改后的HEPM在二氧化碳捕获,储存和利用方面的高级应用具有重大潜力.
- 该研究强调了定制材料设计对于提高矿在具有挑战性的环境中的性能的重要性.
