View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse und Diskussion
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2
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2
p�� O 2
*
OF1
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OF2 Support * *
O p
p�� 2 O p
2
O p p
2
O2 O2 I II III IV V VI
Abb. 3.59 Schematischer Verlauf des chemischen Potenzials durch eine geträgerte Membran
mit dem Trägereinbau auf der Sweep-Seite und Luft als Feed-Gas.
Für die Überprüfung wurden Membranen mit 70μm Membranschichtdicke und M20 sowie
M30 Träger gewählt. Aufgrund zu erwartender Limitierungen durch Oberflächentransportvorgänge
bei einer Membranschichtdicke von 70μm wurde der Sauerstoffpartialdruckabfall über
die Membran mit Hilfe des kombinierten Transportkoeffizienten KII-IV berechnet. Als Eingangsgrößen
dienen die Sauerstoffpermeation und der Sauerstoffpartialdruck auf der Feed-
Seite. Der Sauerstoffpartialdruck auf der Sweep-Seite p�� O wurde entsprechend Gleichung (
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3.8 ) aus dem Transportkoeffizienten KV, den Mikrostrukturparametern der Träger und dem
Sauerstoffpartialdruck zwischen Membran und Träger Support
p O berechnet.
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Der Verlauf des berechneten Sauerstoffpartialdrucks auf der Sweep-Seite ist im Vergleich
zum gemessenen Partialdruck über dem Sweep-Durchfluss in Abb. 3.60 aufgetragen. Für
die Membran 70μm M30 ergeben sich Abweichungen von ca. 10% zwischem gemessenem
und berechnetemp�� O . Für die Membran 70μm M20 nimmt die Abweichung mit hohen
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Sweep-Durchflüssen und damit höheren Triebkräften zu. Insgesamt wird durch die Berechnung
für beide Membranen eine stärkere Abnahme des p�� O vorhergesagt als tatsächlich auf-
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tritt. Trotz der angenommenen Vereinfachungen bei der Bestimmung der Transportkonstanten,
der Vernachlässigung der Gasphasenpolarisation sowie den Unsicherheiten der Messverfahren
zur Bestimmung der Mikrostrukturparameter und der Sauerstoffpermeation können
mit diesem Modell die Sauerstoffpermeation, bzw. Sauerstoffpartialdrücke in der Membran
sinnvoll abgeschätzt werden.
O2