综述：电化学驱动固体氧化物管式膜反应器高效分离氧气和氩气

本综述推荐一种创新性电化学驱动管式无机膜反应器（SOEC原理），采用Ce0.1 Gd0.9 O2-x （GDC）电解质与Ba0.9 Co0.7 Fe0.3 Nb0.1 O3-x （BCFN）电极，在800°C下实现O2 /Ar高效分离，氩气纯度≥99.99%，法拉第效率>95%，为工业气体纯化提供新思路。

　　

引言

高纯度氩气（Ar）在钢铁生产、焊接和实验室应用中至关重要，但由于氧气（O₂
）与氩气的物理性质相似，传统分离技术如低温蒸馏（ASU）和变压吸附（PSA）面临高能耗或效率瓶颈。受固体氧化物电解池（SOEC）中氧离子（O^2-
）传导机制启发，本研究首次设计了一种电化学驱动管式膜反应器，通过选择性渗透氧离子实现O₂
/Ar高效分离。

实验与材料

反应器采用三层夹心结构（阳极/电解质/阴极），电解质为致密的GDC材料，电极由GDC与BCFN复合而成，通过烧结工艺形成多孔电极与致密电解质层。XRD和SEM证实材料无杂质且结构完整，有效面积达30 cm²
的管式设计降低了电流密度，提升稳定性。

结果与讨论

电化学性能：在800°C下，随着O₂
分压降低（50/50至5/95），欧姆电阻（R_Ω
）从1.1 Ω增至2.3 Ω，但极化电阻（R_P
）仍保持较低水平（0.21–0.52 Ω），归因于BCFN-GDC电极的优异氧离子传输能力。

分离效能：八级纯化后，氩气纯度达99.99%，法拉第效率>95%。即便在低O₂
分压（5%）下，反应器仍稳定运行130小时，电压仅波动0.15 V，电极降解率低至0.001 V h^-1
，媲美薄电解质反应器性能。

结论与创新性

该管式膜反应器通过电化学驱动氧离子迁移，解决了传统技术的局限性，尤其适用于低O₂
分压场景。其紧凑设计、高材料稳定性和能源效率，为工业气体分离提供了革新性解决方案。

（注：全文严格基于原文数据，未新增结论或修饰细节。）