journal article·2019-12

Microstructural and Interfacial Designs of Oxygen‐Permeable Membranes for Oxygen Separation and Reaction–Separation Coupling

Xuefeng Zhu, Weishen Yang

Advanced Materials· Volume 31· Issue 50
Publisher page

Abstract

Abstract Mixed ionic–electronic conducting oxygen‐permeable membranes can rapidly separate oxygen from air with 100% selectivity and low energy consumption. Combining reaction and separation in an oxygen‐permeable membrane reactor significantly simplifies the technological scheme and reduces the process energy consumption. Recently, materials design and mechanism investigations have provided insight into the microstructural and interfacial effects. The microstructures of the membrane surfaces and bulk are closely related to the interfacial oxygen exchange kinetics and bulk diffusion kinetics. Therefore, the permeability and stability of oxygen‐permeable membranes with a single‐phase structure and a dual‐phase structure can be adjusted through their microstructural and interfacial designs. Here, recent advances in the development of oxygen permeation models that provide a deep understanding of the microstructural and interfacial effects, and strategies to simultaneously improve the permeability and stability through microstructural and interfacial design are discussed in detail. Then, based on the developed high‐performance membranes, highly effective membrane reactors for process intensification and new technology developments are highlighted. The new membrane reactors will trigger innovations in natural gas conversion, ammonia synthesis, and hydrogen‐related clean energy technologies. Future opportunities and challenges in the development of oxygen‐permeable membranes for oxygen separation and reaction–separation coupling are also explored.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Solid Oxide Fuel Cells · Fuel Cells and Related Materials · Electronic and Structural Properties of Oxides

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory of Catalysis Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences Dalian 116023 China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Chinese Academy of Sciences · Youth Innovation Promotion Association of the Chinese Academy of Sciences

References (100+)

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