(NTH) Bericht 2011–2012 - TU Clausthal

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Entwicklung keramischer Hochfl ussmembranen
guter CO 2 -Verträglichkeit zur Sauerstoffabtrennung
Das wachsende Interesse an energieeffi zienten
und nachhaltigen Prozessen, wie zum Beispiel
die Gewinnung von Synthesegas (CO + H ) als 2
Vorstufe wertvoller Basischemikalien oder die
Sequestrierung des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid
(CO ) bei der Energiegewinnung in
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Kraftwerken, bringt die chemische Stabilität von
keramischen Membranmaterialien, die für solche
Einsatzzwecke prädestiniert sind, in den Fokus
aktueller Forschungsarbeiten. Die Membranen
zur Sauerstoffabtrennung, deren Funktionsweise
in Abbildung 1 skizziert ist, müssen dabei sowohl
eine hohe Langzeitstabilität als auch eine hohe
Toleranz gegenüber CO aufweisen. Die For-
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schungsarbeiten wurden im Sinne einer wissensbasierten
systematischen Materialentwicklung
durchgeführt, um zu einem fundamentalen Ver-
Abbildung 1: Funktionsprinzip einer Sauerstofftransportmembran,
die auf der Permeatseite mit Kohlenstoffdioxid
angespült wird.
BOTTOM-UP-PROJEKT
ständnis der Funktionsweise von oxidkeramischen
Sauerstofftransportmembranen zu gelangen und
eine Übertragung der Ergebnisse auf andere
Systeme zu ermöglichen. Dabei erwies sich die
Zusammenführung der sich komplementär ergänzenden
Expertisen an den drei NTH-Mitgliedsuniversitäten
als besonders fruchtbar (Abbildung 2).
Eine mögliche Alternative zu den bisher favorisierten
barium- und strontiumhaltigen Perowskiten ist
die Ruddlesden-Popper-Phase La NiO , die sich
2 4+δ
durch einen erheblichen Sauerstoffüberschuss
(δ > 0 in der Stöchiometrieformel) auszeichnet,
der auf unbesetzten Plätzen im Zwischengitter
der Struktur eingebaut ist. Das Lanthannickelat
La NiO weist eine ausgezeichnete Stabilität
2 4+δ
gegenüber CO auf. Besonders wird hier die gute
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Abbildung 2: Trilokale Vernetzung zur wissensbasierten
systematischen Materialentwicklung.