View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse und Diskussion
Aufgrund der alleinigen Limitierung durch die Membran, kann ein Transportkoeffizient für die
Membranschicht ermittelt werden. Fehler können durch eine Unsicherheit des Messverfahrens
sowie eventuell auftretende Konzentrationspolarisationen in der Gasphase zurückzuführen.
Der Transport kann entsprechend Gleichung ( 3.1 ) beschrieben werden.
� OF1
1
�
�
pO2
j � � � �
O K
2 III ln
� OF2
Membran �
( 3.1 )
L
�
pO2
�
Der Transportkoeffizient KIII entspricht der Geradensteigung der dickennormierten Sauerstoffpermeation
über der Triebkraft. Aufgrund der alleinigen Limitierung durch die Membran
� OF1 �
wird angenommen, dass die tatsächliche Triebkraft �
pO2
ln � der scheinbaren Triebkraft
� OF2 �
�
pO2
�
� p�
�
� O2
ln � entspricht.
� ��
�
�
pO2
�
Die Sauerstoffpermeation der 2,5mm Membran ist in Abb. 3.52 als dickennormierte Permeation
über der Triebkraft aufgetragen. Der Verlauf der gemessenen Sauerstoffpermeation bei
Verwendung von Sauerstoff als Feed-Gas stellt eine Ursprungsgerade mit Wagner-
Abhängigkeit dar. Aus der Steigung des Permeationsverlaufs ergibt sich für den Transportkoeffizienten
der Volumendiffusion KIII bei 900°C ein Wert von 0,1135 ml cm -1 min -1 .
88
j O2 L Membran
·
[ml cm -1 min -1 ]
0,6
0,4
0,2
2,5mm bulk (feed=Sauerstoff)
y = 0,1135x
R 2 KIII = 0,9988
0,0
0 1 2 3 4 5
Triebkraft ln(p' O2/p'' O2)
Abb. 3.52 Dickennormierte Sauerstoffpermeation in Abhängigkeit von der Triebkraft für
eine 2,5mm dicke Vollmaterialmembran bei 900°C. Feed-Gas: O2, FFeed=250mln/min, Sweep-Gas:
Ar, FSweep=50-300 mln/min.