+
-
СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ, ОБЕСПЕЧЕННЫЙ ВЫТЕСНЕНИЕМ H ПРОТОНОВ И/ИЛИ OH ИОНОВ В ПРОВОДЯЩЕЙ МЕМБРАНЕ

+
-
1. Способ оптимизации проводимости, обеспеченный вытеснением протонов Н и/или ионов ОН в проводящей мембране, изготовленной из материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану, где указанный способ включает этап, на котором вводят под давлением газообразный поток, содержащий пар в указанной мембране для нагнетания указанного пара в указанную мембрану при определенном парциальном давлении с тем, чтобы получить желаемую проводимость при данной температуре, причем указанное парциальное давление выше или равно 1 бар, понижение рабочей температуры компенсируется увеличением указанного парциального давления для получения той же желаемой проводимости.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное парциальное давление пара выше или равно 10 бар и ниже или равно 100 бар.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанное парциальное давление пара выше или равно 15 бар.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанная температура выше 400°С.
-3
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что проводимость ионов выше или равна 10 См/м.
2
2
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанный материал не пропускает газы O и Н.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанный материал представляет собой материал, имеющий уровень загущения выше 88%.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный материал имеет уровень загущения выше или равно 98%.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанный материал, позволяющий введение воды, представляет собой дефектный по кислороду оксид.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный дефектный по кислороду оксид показывает стехиометрические интервалы и/или является легированным для позволения образования кислородных вакансий.
11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что указанным дефектным по кислороду оксидом является перовскит.
1-x
x
3-x/2
12. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что указанный перовскит имеет следующую формулу: ABDO, где D является легирующим элементом.
13. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что легирующий элемент D выбран из лантанидов, щелочных или щелочноземельных элементов.
14. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что легирующим элементом D предпочтительно является иттербий Yb при его степени окисления +III.
x
y
3
15. Способ по п.11, отличающийся тем, что указанный перовскит представляет собой нестехиометрический перовскит, имеющий следующую формулу: ABO, х и y представляют собой два целых числа, за исключением 1.
16. Способ по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что А представляет собой атом металла при степени окисления от +I до +III, а В представляет собой атом металла при степени окисления от +III до +V.
2+
2+
2+
4+
4+
4+
17. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что А представляет собой атом металла при степени окисления +II, такой как Са, Ba или Sr, а В представляет собой атом металла при степени окисления +IV, такой как Zr, Се или Ti.
0,9
0,1
2,95
0,9
0,1
2,95
18. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что указанный перовскит имеет формулу SrZrYbO или BaZrYO.
19. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что указанный материал, применяемый как материал, позволяющий введение воды, имеет кристаллографическую структуру, выбранную из следующих структур: флюорит, пирохлор или апатит.
20. Электролитическая установка для производства водорода (20) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающаяся тем, что включает:
- электролит (21) как ионопроводящую мембрану, изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- анод (22),
- катод (23),
- генератор (24), позволяющий применение разности потенциалов между указанным анодом (22) и указанным катодом (23),
- средства (25) для введения под давлением пара в указанный электролит (21) через указанный анод (22).
21. Электролитическая установка для производства водорода (30) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающаяся тем, что включает:
- электролит (31) как ионопроводящую мембрану, изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- анод (32),
- катод (33),
- генератор (34), позволяющий применение разности потенциалов между указанным анодом (32) и указанным катодом (33),
- средства (35) для введения под давлением пара в указанный электролит (31) через указанный катод (33).
22. Установка очистки или прокачивания водорода (40) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающаяся тем, что включает:
- протонфильтрующую мембрану (41), изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- средства (45) для введения под давлением пара в указанный электролит (41) через подачу (42), причем указанное давление пара выбрано так, что потенциал (Е2) при выходе из фильтрата (43) выше потенциала (Е1) со стороны подачи (42).
23. Установка очистки или прокачивания водорода (50) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающаяся тем, что включает:
- протонфильтрующую мембрану (51), изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- анод (52),
- катод (53),
- генератор (54), позволяющий положительную поляризацию указанного анода (52) и отрицательную поляризацию указанного катода (53),
- средства (55) для введения под давлением пара в указанную мембрану (51) через указанный катод (53).
24. Водородный топливный элемент (60) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что включает:
- электролит (61) как ионопроводящую мембрану, изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- анод (62),
- катод (63),
- средства (65) для введения под давлением пара в указанный электролит (61) через указанный анод (62), причем указанное давление пара выбрано так, что потенциал (Е2) указанного катода (63) выше потенциала (Е1) указанного анода (62).
25. Водородный топливный элемент (70) для осуществления способа по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что включает:
- электролит (71) как ионопроводящую мембрану, изготовленную из указанного материала, позволяющего введение пара в указанную мембрану,
- анод (72),
- катод (73),
- средства (75) для введения под давлением пара в указанный электролит (71) через указанный катод (73).