IWV-1: Entwicklung von mikroporösen und dichten anorganischen Membranen zur Trennung der technisch relevanten Gase O2/N2, CO2/H2 und CO2/N2 in fossilen Kraftwerksprozessen. ( zu den IWV1–Seiten)

Das Institut für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik (IWV-1) hat die Aufgabe übernommen, anorganische Membranen zu entwickeln. Diese sollen für die verschiedenen Kraftwerkskonzepte die Trennung der technisch relevanten Gase O2/N2, CO2/H2 und CO2/N2 ermöglichen, um einen möglichst reinen Abgasstrom des Klimagases CO2 zu erreichen. Membranverfahren haben gegenüber den chemischen Abtrennverfahren den Vorteil, dass bei der Abtrennung deutlich geringere Wirkungsgradverluste in Kauf genommen werden müssen und besitzen im Hinblick auf Anwendung im Kraftwerk ein erhebliches Potenzial. Andererseits benötigen sie große Reaktionsflächen, die dementsprechend kostengünstig sein müssen. Bei den unterschiedlichen anorganischen Membrantypen wird unterschieden zwischen dichten ionen- oder mischleitenden Membranen und mikroporösen kristallinen oder amorphen Membranen. Bezüglich Permeabilität, Selektivität und Stabilität besteht bei allen Membrantypen noch erheblicher Entwicklungsbedarf. Das IWV-1 befasst sich mit der Entwicklung und Herstellung von neuen Werkstoffen und Membranschichten mittels verschiedener Prozesstechnologien. Als Beispiel ist eine dünne mischleitende Perowskitschicht auf einem keramischen Trägersubstrat dargestellt, die ein Kandidat für die Trennung von O2 und N2 ist. Für die Herstellung von mikroporösen Schichten wurde im Institut 2005 ein Reinraum der Klasse 1000 aufgebaut. Da die Membranen Partikel und Schichtdicken aufweisen, die sich im Nanometerbereich bewegen, muss unter staubfreien Bedingungen gearbeitet werden. Die oftmals Millimeter oder Mikrometer großen Staubpartikel würden ansonsten große Löcher in den Schichten verursachen und die Membran bereits bei der nasschemischen oder physikalischen Abscheidung der Schicht zerstören. Die Herstellung der dünnen Schichten erfolgt hierbei unter Reinraumbedingungen beispielsweise über die Sol-Gel-Route mit verschiedenen Herstellmethoden wie Spin Coating oder Tauchbeschichtung oder z. B. Vakuumschlickerguss.

Kontakt:Dr. W. A. Meulenberg
 w.a.meulenberg@fz-juelich.de
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letzte Änderung 04.08.2005 | | Ausdrucken