View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse und Diskussion
94
p�O
2
p�O
2
Support
p�� O 2
OF1 OF2
pO
p
2
O p
2 O2 V II III IV
Abb. 3.57 Schematischer Verlauf des chemischen Potenzials durch eine geträgerte Membran
mit dem Trägereinbau auf der Feed-Seite und Sauerstoff als Feed-Gas.
Eine Limitierung durch Oberflächentransportvorgänge ist dann gegeben, wenn es nach Gleichung
( 2.17 ) einen linearen Zusammenhang zwischen der Sauerstoffpermeation und der
Differenz der Wurzeln des Sauerstoffpartialdrucks zu beiden Seiten der Membran gibt.
Wie in Kapitel 3.5.3 gezeigt, ist die Saueurstoffpermeation proportional zur Trägerporosität.
Diese Proportionalität muss auch in der Ermittlung des Transportkoeffizienten KII-IV berücksichtigt
werden. Hierzu wird die Sauerstoffpermeation auf die Porosität normiert. Die Auftragung
der porositätsnormierten Sauerstoffpermeation über der Triebkraft für Oberflächentransportvorgänge
ist in Abb. 3.58 dargestellt. Der Transportkoeffizienten KII-IV entspricht
hierbei der Steigung der Ausgleichsgeraden aller Messpunkte.
jO2/� [ml min-1 cm-2 ]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
KII-IV y = 3,0952x
R² = 0,749
y = 3,4754x
R² = 0,9853
p� �
O2
y = 2,877x
R² = 0,994
0 5 10 15 20 25
(p O2 support ) 1/2 -(p''O2) 1/2 [mbar]
y = 2,9979x
R² = 0,9871
20μm R15 Träger feed
20μm M20 Träger feed
20μm M30 Träger feed
Abb. 3.58 Verlauf der porositätsnormierten Sauerstoffpermeation über der Triebkraft der
Oberflächentransportvorgänge bei 900°C. Feed-Gas: Sauerstoff mit 200mln/min, Sweep-Gas:
Argon 50-300mln/min.