Ba$_{0,5}$Sr$_{0,5}$Co$_{0,8}$Fe$_{0,2}$O$_{3-δ}$ (BSCF) zeichnet sich durch seine exzellente und energieeffiziente Bereitstellung von reinem Sauerstoff aus. Jedoch treten Instabilitäten in den elektrischen Eigenschaften und im Sauerstofftransport auf, welche auf strukturelle Änderungen im Kristallgitter zurückzuführen sind. Durch Dotierung mit Y, Ti und Nb soll die Stabilität des Gitters gewährleistet werden. Inwiefern die elektro¬chemischen Eigenschaften beeinflusst werden ist die zentrale Fragestellung dieser Arbeit. Ba$_{0,5}$Sr$_{0,5}$Co$_{0,8}$Fe$_{0,2}$O$_{3-δ}$ (BSCF) is the most promising material für energy efficient oxygen separation membranes. But its electrical and transport properties are unstable at temperatures below 840 °C. Reasons are structural changes to secondary phases in the cubic lattice. By doping with Y, Ti and Nb the cubic lattice shall be stabilized. Goal of this work are analyses of the dopant’s influences on BSCF’s electrochemical properties.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Während man den Sauerstofffluss über dicke sauerstoffleitende Bulk-Membranen mit bestehenden Transportmodellen gut wiedergeben kann, gelingt dies bislang nur unzureichend für asymmetrische Membranen. Zwar existieren mehrere Transportmodelle, die die verschiedenen Transportschritte durch eine asymmetrische Membran darstellen, diese treffen die wenigen bislang publizierten experimentellen Daten jedoch nicht zufriedenstellend. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Transportmodell zu entwickeln und dazu passende Modellparameter zu bestimmen, mit dem sich die Transportvorgänge an asymmetrischen Membranen abbilden lassen. Die relevanten Transportparameter werden dafür anhand von Experimenten an Rohrmembranen bestimmt. Dabei wird der Vorteil genutzt, dass die im Teststand auftretende Konzentrationspolarisation klein ausfällt und zudem analytisch beschrieben werden kann. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Partialdruckabhängigkeit des Oberflächenaustausches gelegt.
Neben der Membranfertigung stellt vor allem das Moduldesign eine weitere Hürde zur Implementierung der Membrantechnologie im großtechnischen Maßstab dar. Wenngleich das Thema vielfach in der Forschung Beachtung findet, so existieren auch aufgrund der schwierigen Betriebsbedingungen bislang nur wenige skalierbare Konzepte für einen großtechnischen Einsatz. Ein Prototyp eines tubularen Membranmoduls mit bis zu 14m² einsetzbarer Membranfläche wurde wurde im Rahmen des Forschungsprojektes OXYCOAL-AC entwickelt und in Betrieb genommen. Die Konstruktion und die Ergebnisse des Pilotbetriebes werden in dieser Arbeit vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines Lötprozesses für das keramische Membranmaterial BSCF (BaSrCoFe-O), basierend auf dem Verfahren des Reaktivlötens an Luft und zeigt die mechanische Belastbarkeit dieser Lötungen bei Einsatzzeiten bis zu 3000 h auf. Dabei werden die Lötungen sowohl bei Raumtemperatur geprüft, als auch bei der Betriebstemperatur von 850 °C. Es kommen unterschiedliche Prüfverfahren an verschiedenen Probengeometrien zum Einsatz. Neben der Alterungsbeständigkeit der Lötverbunde wird die Alterungsbeständigkeit des BSCF separat untersucht, um unterschiedliche Alterungsmechanismen differenzieren zu können.
Aktualisiert: 2019-12-12
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