非對稱結(jié)構(gòu)中空纖維陶瓷膜制備與性能表征.pdf

1、本論文應(yīng)用相轉(zhuǎn)化燒結(jié)技術(shù)分別制備了 YSZ電解質(zhì)膜、Al2O3多孔膜及La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ鈣鈦礦陶瓷透氧膜，系統(tǒng)研究了鑄膜液組成、內(nèi)凝固浴組成及紡絲工藝條件等對中空纖維膜結(jié)構(gòu)與性能的影響，得到了中空纖維膜制備工藝參數(shù)、相分離過程和膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　首先，以YSZ為膜材料，進(jìn)行了相轉(zhuǎn)化法制備中空纖維膜陶瓷膜制備技術(shù)研究。鑄膜液中粉體含量從50％提高55%時(shí)，粘度相應(yīng)提高，橫截面形成了大的指狀孔結(jié)構(gòu)，靠近

2、內(nèi)表面區(qū)域的海綿孔逐漸消失。鑄膜液中非溶劑添加劑水的含量為5%時(shí)，制備的中空纖維膜具有更多的海綿狀孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)、致密層厚度與抗彎強(qiáng)度分別為15μm和212.5MPa，這些特性都有利于作為固體氧化物燃料電池電解質(zhì)支撐體。芯液中添加NMP溶劑，可形成高度非對稱結(jié)構(gòu)的YSZ中空纖維膜，大的指狀孔結(jié)構(gòu)貫穿至內(nèi)表面，內(nèi)表面呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，可降低膜的滲透阻力，但是抗彎強(qiáng)度有所下降。合適的燒結(jié)溫度是制備高性能的電解質(zhì)膜的重要條件。
　　其次，制備了

3、具有不同微觀結(jié)構(gòu)及性能的Al2O3中空纖維陶瓷膜，考察了干紡程距離、非溶劑添加劑及芯液組成等成膜因素對膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。通過改變芯液組成制備不同結(jié)構(gòu)與性能的中空纖維膜。當(dāng)芯液中NMP含量降低時(shí)，中空纖維膜孔隙率降低，將提高膜的抗彎強(qiáng)度。NMP溶劑為芯液時(shí)，中空纖維膜具有很高的純水通量，純水通量為414.2m3·m-2·h-1，是以純水為芯液的4.2倍。
　　最后，制備了具有高透氧性能、結(jié)構(gòu)及化學(xué)穩(wěn)定性好的LSCF中空纖維膜。中空