View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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Hierbei sind<br />
* *<br />
O2 p�O und<br />
2<br />
Ergebnisse und Diskussion<br />
pO�� die Sauerstoffpartialdrücke im Feed- und Sweep-Gas,<br />
2<br />
*<br />
O2 p und<br />
p sind die Sauerstoffpartialdrücke an der Membran auf der Feed-, bzw. Sweep-Seite vor<br />
dem Auftreten von Oberflächentransportvorgängen, OF1<br />
O 2<br />
p und OF2<br />
O2 p sind die Sauerstoffparti-<br />
aldrücke an der Membranoberfläche auf der Feed-, bzw. Sweep-Seite und Support<br />
pO ist der<br />
2<br />
Sauerstoffpartialdruck in der Gasphase des Trägers an der Membran.<br />
Die Untersuchungen zur Klärung der einzelnen Transportvorgänge werden im Folgenden<br />
beschrieben.<br />
Zone III – Membranschicht<br />
Begonnen wird mit dem Transport durch die Membranschicht. Hierzu soll der Messaufbau<br />
definiert werden, dessen Randbedingungen für die Bestimmung eines Transportkoeffizienten<br />
geeignet sind. Dieser Transportkoeffizient soll die Sauerstoffpermeation für eine Membranschicht<br />
in Abhängigkeit von der Triebkraft beschreiben. Hierzu sind alle weiteren Einzeltransportvorgänge<br />
so weit wie möglich zu minimieren oder ganz zu beseitigen.<br />
Um eine Limitierung der Oberflächentransportvorgänge auf beiden Membranseiten zu minimieren<br />
wird eine 2,5mm dicke Vollmaterialmembran verwendet. Bei einer Temperatur von<br />
900°C ist der Sauerstofftransport vollständig durch den Transport durch das Kristallgitter<br />
limitiert. Oberflächenaustauschreaktionen spielen keine geschwindigkeitsbestimmende Rolle<br />
[SCHL10, ESCO10]. Durch die Verwendung von Sauerstoff als Feed-Gas können darüber<br />
hinaus Konzentrationspolarisationen in der Feed-Gasphase vermieden werden. Konzentrationspolarisationen<br />
auf der Sweep-Seite kann man nicht ausschließen, sie werden aber auf<br />
Grund der relativ geringen Permeationsrate als untergeordnet erachtet. Hierdurch ergibt sich<br />
der in Abb. 3.51 dargestellte Verlauf des chemischen Potenzials über die Membran mit dem<br />
dazugehörigen Schaltbild der Einzeltransportvorgänge.<br />
p�O<br />
2<br />
2,5mm Vollmaterial Membran<br />
p� �<br />
OF1<br />
O p<br />
2 O2<br />
III<br />
p � p��<br />
Abb. 3.51 Schematischer Verlauf des chemischen Potenzials (hier als Sauerstoffpartialdruck<br />
dargestellt) durch eine 2,5mm Vollmaterial-Membran bei Verwendung von Sauerstoff als<br />
Feed-Gas.<br />
OF2<br />
O2<br />
p ��<br />
O2<br />
O 2<br />
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