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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Mechanisches Verhalten von mischleitenden Membransystemen

Im Rahmen von nationalen und europäischen Projekten befasst sich das IEK-2 mit der Charakterisierung mischleitender keramischer Membrane.

Rissausbreitung an einem Mikroindentereindruck in La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-dRissausbreitung an einem Mikroindentereindruck in La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d

Rissausbreitung an einem Mikroindentereindruck in La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3

Anwendung dieser Materialien ist die CO2-Abtrennung in fossilen Kraftwerken und die Bereitstellung von reinem Sauerstoff in der chemischen Industrie. Die Zielsetzung der Arbeiten reicht von der chemischen und physikalischen Grundlagenforschung bis zur Grenzwerte-Ermittlung für die großtechnische Integration.

Neben Sauerstoffleitfähigkeit und chemischer Stabilität muss für eine möglichst effiziente Gastrennung die langfristige mechanische Integrität der Membranen selbst und der Fügestellen in Membranmodulen auch bei komplexen thermomechanischen Beanspruchungen in aggressiven Umgebungsatmosphären sichergestellt werden. Materialparameter werden zur Abschätzung der Belastungssituation und der zu erwartenden Folgen auf die Stabilität des Materials ermittelt. Neben dem Bruchverhalten erfolgt auch eine detaillierte Betrachtung der Hochtemperaturstrukturstabilität. Hierzu werden mechanische Grundlagenuntersuchungen zu elastischem und Sprödbruchversagensverhalten sowie Hochtemperaturverformungstests durchgeführt. Zur Gewährleistung der mechanischen Integrität erfolgen zusätzlich Untersuchungen zum Effekt langsamen Risswachstums und zum Kriechversagen, die die Grundlage einer Lebensdauerbestimmung bilden. Unterstützt werden die mechanischen Untersuchungen durch Mikrostruktur- und Phasencharakterisierungen. Insbesondere die Poren- und Fehlstellenstruktur werden Materialentwicklungsbegleitend mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie quantitativ charakterisiert und ausgewertet.


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