混合導(dǎo)體透氧膜，是一種透氧無(wú)機(jī)陶瓷膜材料，兼具氧離子導(dǎo)電性與電子導(dǎo)電性，在高溫條件下，當(dāng)膜兩側(cè)氧濃度存在差異時(shí)，高氧壓側(cè)的氧可以向低氧壓側(cè)透過(guò)，實(shí)現(xiàn)氧氣分離。
　　混合導(dǎo)體透氧膜的工作原理是，高氧壓側(cè)的氧分子，在膜表面獲得電子形成氧離子，氧離子透過(guò)膜向另一側(cè)傳導(dǎo)，然后釋放電子形成氧分子，釋放的電子透過(guò)膜傳導(dǎo)到高氧壓側(cè)，此過(guò)程不斷循環(huán)從而實(shí)現(xiàn)氧分離。理論上來(lái)講，混合導(dǎo)體透氧膜的氧選擇透過(guò)性為100%。
　　混合導(dǎo)體透氧膜可以廣泛應(yīng)用在從空氣中分離氧、從工業(yè)混合氣體中分離氧、純氧制備、富氧燃燒、化工催化、膜反應(yīng)器、固體燃料電池等領(lǐng)域。例如在純氧制備領(lǐng)域，采用混合導(dǎo)體透氧膜制氧，可以減少工廠占地需求以及生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，從而降低投資成本與生產(chǎn)成本。
　　混合導(dǎo)體透氧膜的氧分離技術(shù)可以與催化反應(yīng)相結(jié)合，應(yīng)用在膜反應(yīng)器中，能夠簡(jiǎn)化催化反應(yīng)流程，并降低能耗。例如在甲烷制備合成氣中，混合導(dǎo)體透氧膜利用空氣分離得到氧氣，與甲烷進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧分離與氧化反應(yīng)集成于膜反應(yīng)器中；在焦?fàn)t煤氣制備氫氣中，混合導(dǎo)體透氧膜可以將氧分離與焦?fàn)t煤氣氧化重整集成于膜反應(yīng)器中。
　　為滿足不同場(chǎng)景特別是高溫環(huán)境應(yīng)用需求，混合導(dǎo)體透氧膜需要具備選擇性高、氧滲透效率高、熱穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度高、物理化學(xué)穩(wěn)定性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)高效的工作效率。當(dāng)前，混合導(dǎo)體透氧膜的氧滲透通量與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間依然存在難以平衡的問(wèn)題，因此其技術(shù)研究還在不斷深入。
　　2023年2月，我國(guó)中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)銦化學(xué)摻雜調(diào)控的方法構(gòu)建了無(wú)鈷的鐵基雙相混合導(dǎo)體透氧膜材料，提高了材料的穩(wěn)定性與透氧性能，并在此基礎(chǔ)上利用鎵進(jìn)行摻雜調(diào)控，獲得鎵基雙相混合導(dǎo)體透氧膜新材料體系，穩(wěn)定性十分優(yōu)異，該相關(guān)研究成果發(fā)表于《Journal of Membrane Science》期刊。
   隨著經(jīng)濟(jì)與科技不斷發(fā)展，全球能源需求持續(xù)攀升，膜反應(yīng)器可以強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程，在提高轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)可以降低能源消耗，僅從膜反應(yīng)器領(lǐng)域來(lái)看，混合導(dǎo)體透氧膜擁有廣闊應(yīng)用前景。我國(guó)是工業(yè)大國(guó)，混合導(dǎo)體透氧膜的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用逐步受到重視，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)還在不斷增多，主要有上海大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、北京科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大連化物所等。