新型氫燃料凈化膜為更環保的混合氣體分離氫燃料鋪平道路

高轉化率、低操作溫度和低成本潛力的優勢，使太陽能光電化學(PEC)水分解制氫成為一種有吸引力的“綠色”制氫方法。但有些情況下，從混合氣體(稱為“合成氣”)中有效地分離氫氣確實很困難。最近發表在《Separation and Purification Technology》雜志上的一篇論文試圖解決這一問題。

此項研究中，日本名古屋理工學院的研究小組，在巖本友治教授的帶領下，與法國的研究人員合作，成功地測試了一種新型膜，可以高選擇性地分離出PEC方法制得的氫氣。巖本友治教授表示：“膜分離作為一種低成本的氫提純技術很有吸引力。但目前的技術面臨幾個挑戰，如聚合物膜的水致膨脹以及金屬、聚合物和負載液體膜的低氫滲透性的問題。”

研究人員首先開發了一種有機-無機雜化聚合物膜，其主要由一種“聚碳硅烷”(PCS)聚合物與氧化鋁(Al2O3)多孔載體構成。高相對分子質量PCS的熔點在200 ℃以上，而且這種超疏水PCS膜可以沉積在由介孔氧化鋁改性成的大孔氧化鋁管狀載體上。PCS膜研制成功后，研究人員在PEC反應條件下對其進行了測試。正如設想的那樣，PCS膜具有較高的疏水性。此外，在模擬的50 ℃高濕氣流下，PCS膜表現出良好的氫選擇性。

進一步的分析表明，氫在PCS膜中的優先滲透由“固態擴散”機制所控制。總地來說，不同條件下，PCS膜都表現出很高的氫氣分離效率。隨著進一步發展和完善，這種新型PCS膜必將走向商業應用，不僅會促進氫燃料的使用，滿足能源需求，而且會抑制不可再生化石燃料的使用。