混合导体透氢膜是一种同时具有质子和电子传导性的无机致密陶瓷膜,对氢气的选择透过性在理论上可以达到100%,因此,混合导体透氢膜在氢气分离、氢气传感器和膜反应器等领域都有着广泛的应用前景,但是要满足工业化需求,混合导体透氢膜必须具有良好的化学稳定性、热稳定性、较高的透氢量。钙钛矿型混合导体透氢膜是目前研究最为广泛的混合导体透氢膜,它具有较高的质子导电性,但是膜材料中普遍含有碱土金属离子Ba2+和Sr2+,其在CO2、H2S等酸性气体下极易发生反应生成碳酸盐,从而影响透氢性能和操作稳定性。基于此,本论文选取不含碱土金属的钨酸镧作为膜材料,考察了不同La/W比例的钨酸镧材料的性能,并以最优比例通过相转化纺丝和高温烧结技术制备了薄壁中空纤维透氢膜,研究了其透氢性能。为了进一步提高钨酸镧的透氢性能,通过元素共掺杂以提高钨酸镧的双极电导率,并考察了其透氢性能,同时还通过表面修饰以提高钨酸镧的表面交换速率,研究了在不同表面涂Pt对透氢性能的影响。首先,采用固相法制备了不同La/W比例的钨酸镧材料,采用等静压法和高温烧结法制备了致密的片状膜,考察了不同La/W比例下,钨酸镧的相结构、稳定性和透氢性能。结果表明,随着La/W比例的增大,钨酸镧的成相温度逐渐升高,而稳定性逐渐下降,并且H2-TPR结果显示LWO56在10%的氩氢混合气中稳定性差。另外,透氢测试结果显示不同La/W比例的钨酸镧的透氢量均很低,在5.6时透氢量较大。在兼顾稳定性和透氢性能的情况下,La/W比例为5.5的钨酸镧更加适用于透氢膜材料。其次,为了提高钨酸镧的透氢性能,从降低透氢膜的有效厚度出发,采用相转化纺丝和高温烧结技术制备了U型La5.5W0.6Mo0.4O11.25-δ(LWM04)中空纤维透氢膜。首先,采用原位XRD和TG考察了LWM04粉体在CO2气氛下的稳定性,结果表明LWM04在CO2气氛下表现出较好的结构稳定性。之后,研究了温度、水蒸气、氢气浓度以及CO2的存在对LWM04中空纤维膜透氢量的影响。当在吹扫气中引入水蒸气时,在975°C且氢气浓度为80%条件下,LWM04中空纤维膜的透氢量高达1.36 mL/min?cm2。另外,当以25%CO2-50%H2-25%He作为原料气时,LWM04中空纤维膜的透氢量在70 h内保持不变,说明LWM04在CO2气氛下具有较好的透氢稳定性。再次,为了提高钨酸镧的透氢性能,从提高双极电导率的角度出发,在La5.5WO11.25-δ的W位同时掺杂Nb和Mo离子,制备了钨酸镧型混合导体透氢膜材料La5.5W0.45Nb0.15Mo0.4O11.25-δ(LWNM)。通过考察Nb和Mo掺杂对钨酸镧成相情况和微观形貌的影响,发现Mo离子的掺杂降低了La5.5W0.85Nb0.15O11.25-δ(LWN)的成相温度和晶粒大小。同时,LWNM片状膜的透氢性能和CO2稳定性研究表明:在1000°C、50%氢浓度的干燥气氛下,LWNM片状膜的透氢量为0.195 mL/min?cm2;在原料气中引入CO2,LWNM的透氢量在80 h内基本保持不变,表现出良好的抗CO2稳定性。最后,为了提高钨酸镧的透氢性能,从提高表面交换速率出发,采用金属Pt对LWNM片状膜的表面进行修饰,分别考察了在原料侧、吹扫侧以及两侧涂Pt对LWNM片状膜的透氢量、表观活化能以及速控步骤的影响。结果表明,在原料侧涂Pt,透氢量出现微小的上升;在吹扫侧涂Pt,透氢量显著增大;在两侧同时涂Pt,透氢量最高。通过对较透氢过程的表观活化能大小的比较,发现涂Pt后表观活化能下降。另外,速控步骤模拟结果显示,在吹扫侧或者两侧涂Pt,透氢过程仍然受表面交换和体相扩散共同控制,但是受体相扩散控制多一些。结果还表明当在两侧同时涂Pt后能更有效的提高透氢过程的表面交换速率。