新型氢燃料净化膜为更环保的混合气体分离氢燃料铺平道路

高转化率、低操作温度和低成本潜力的优势，使太阳能光电化学(PEC)水分解制氢成为一种有吸引力的“绿色”制氢方法。但有些情况下，从混合气体(称为“合成气”)中有效地分离氢气确实很困难。最近发表在《Separation and Purification Technology》杂志上的一篇论文试图解决这一问题。

此项研究中，日本名古屋理工学院的研究小组，在岩本友治教授的带领下，与法国的研究人员合作，成功地测试了一种新型膜，可以高选择性地分离出PEC方法制得的氢气。岩本友治教授表示：“膜分离作为一种低成本的氢提纯技术很有吸引力。但目前的技术面临几个挑战，如聚合物膜的水致膨胀以及金属、聚合物和负载液体膜的低氢渗透性的问题。”

研究人员首先开发了一种有机-无机杂化聚合物膜，其主要由一种“聚碳硅烷”(PCS)聚合物与氧化铝(Al2O3)多孔载体构成。高相对分子质量PCS的熔点在200 ℃以上，而且这种超疏水PCS膜可以沉积在由介孔氧化铝改性成的大孔氧化铝管状载体上。PCS膜研制成功后，研究人员在PEC反应条件下对其进行了测试。正如设想的那样，PCS膜具有较高的疏水性。此外，在模拟的50 ℃高湿气流下，PCS膜表现出良好的氢选择性。

进一步的分析表明，氢在PCS膜中的优先渗透由“固态扩散”机制所控制。总地来说，不同条件下，PCS膜都表现出很高的氢气分离效率。随着进一步发展和完善，这种新型PCS膜必将走向商业应用，不仅会促进氢燃料的使用，满足能源需求，而且会抑制不可再生化石燃料的使用。