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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Charakterisierung von Gastrennmembranen

Die Membrantechnologie bietet einen erfolgversprechenden Ansatz die CO2-Emissionen fossil befeuerter Kraftwerke deutlich zu senken. Die Abtrennung des bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehenden CO2 kann mit Hilfe verschiedener Abtrenntechnologien erfolgen: Pre-Combustion, Post-Combustion und Oxyfuel.

Beim Pre-Combustion-Prozess wird der fossile Energieträger mit reinem Sauerstoff partiell oxidiert. Das entstehende CO wird anschließend mit Wasserdampf zu CO2 und H2 umgesetzt. Der Wasserstoff wird zur weiteren Energieerzeugung verwendet. Beim Post-Combustion-Prozess erfolgt die Abtrennung des CO2 nach der Verbrennung des fossilen Energieträgers in Luft. Wird der fossile Energieträger mit reinem Sauerstoff verbrannt, spricht man vom Oxyfuel-Prozess. Bei dieser Technologie besteht das Rauchgas überwiegend aus CO2 und Wasserdampf. Diese Gase lassen sich durch Auskondensieren des Wasserdampfes leicht trennen.

Die Membrantechnologie bietet einen viel versprechenden Ansatz die Kosten zur Erzeugung des reinen Sauerstoffes gegenüber der kryogenen Luftzerlegung zu senken. Keramische Hochtemperaturmembranen, die sowohl Elektronen als auch Sauerstoffionen leiten, sind potentielle Membranmaterialien. Diese Membranen müssen eine hohe Sauerstoffpermeabilität, hohe mechanische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit gegenüber aggressiven Gasen aufweisen.

In Zusammenarbeit mit verschiedenen Projektpartnern aus Industrie und Forschung werden in verschiedenen Projekten (OXYMEM, MEM-BRAIN, MEM-OXYCOAL) potentielle Membranmaterialien für den Pre-Combustion- und Oxyfuel-Prozess hinsichtlich ihrer thermochemischen Eigenschaften untersucht. Dazu werden Untersuchungen mittels Thermogravimetrie, Hochtemperaturdilatometrie und differentieller Thermoanalyse in CO2-freien und CO2-haltigen Gasen durchgeführt. Ergänzend werden die Permeabilität sowie die Korrosionsbeständigkeit der Materialien untersucht.

DünnschichtmembranDünnschichtmembran

Korrodierte keramische MembranKorrodierte keramische Membran

Probenhalter mit MembranProbenhalter mit Membran



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