View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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Ergebnisse und Diskussion<br />
Der Träger befindet sich dabei auf der Sweep-Seite. Als Feed-Gas dient Sauerstoff mit<br />
200mln/min, die Triebkraft wurde über den Sweep-Durchfluss in den Schritten 50, 100, 200<br />
und 300mln/min Argon variiert.<br />
Der Verlauf des chemischen Potenzials und das Ersatzschaltbild der Einzeltransportvorgänge<br />
ist in Abb. 3.53 dargestellt.<br />
Bei der Beschreibung des Sauerstofftransportes ist die Sauerstoffpartialdruckdifferenz über<br />
den Träger unbekannt. Der Sauerstoffpartialdruck zwischen Membranschicht und Träger<br />
Support<br />
p O wird ebenfalls von der Permeationsleistung der Membranschicht beeinflusst. Die<br />
2<br />
Sauerstoffpermeation durch Membran und Träger muss jedoch aufgrund der in Reihe geschalteten<br />
Einzeltransportvorgänge gleich sein. Somit ergibt sich für den Einbau des Trägers<br />
auf der Sweep-Seite folgender Zusammenhang<br />
j<br />
O2<br />
90<br />
1<br />
� p�<br />
�<br />
O2<br />
� K<br />
ln<br />
� �<br />
III � �<br />
� K � (p<br />
Support<br />
L �<br />
Membran p � V<br />
� O2<br />
�<br />
Support<br />
O2<br />
- p��<br />
O2<br />
)<br />
( 3.4 ).<br />
Der Sauerstoffpartialdruck zwischen Membran und Träger Support<br />
p O kann so durch den be-<br />
2<br />
kannten Sauerstoffpartialdruck auf der Feed-Seite p� O , der gemessenen Sauerstoffpermea-<br />
2<br />
tion jO und dem Transportkoeffizienten KIII näherungsweise bestimmt werden. Die Sauer-<br />
2<br />
stoffpermeation in Abhängigkeit von der Triebkraft der Sauerstoffdiffusion durch die Gaspha-<br />
Support<br />
p � p �� ist in Abb. 3.54 dargestellt.<br />
se innerhalb des Trägers � �<br />
j O2 [ml cm -2 min -1 ]<br />
21<br />
18<br />
15<br />
12<br />
9<br />
6<br />
3<br />
O2<br />
O2<br />
20µm M30 Träger sweep<br />
70µm M30 Träger sweep<br />
20µm M20 Träger sweep<br />
70µm M20 Träger sweep<br />
20µm R15 Träger sweep<br />
y = 0,0348x , R 2 = 0,9914<br />
y = 0,0199x , R 2 = 0,9801<br />
y = 0,0125x<br />
R 2 = 0,9888<br />
0<br />
0 200 400 600 800 1000<br />
Support<br />
(pO2 - p''O2)[mbar]<br />
Abb. 3.54 Sauerstoffpermeation in Abhängigkeit von der Partialdruckdifferenz über den<br />
Träger bei 900°C. Feed-Gas Sauerstoff, Träger auf der Sweep-Seite, Sweep-Gas Argon mit<br />
50-300mln/min.<br />
Der Verlauf der Sauerstoffpermeation zeigt eine deutliche Abhängigkeit vom Sauerstofftransport<br />
in der Gasphase (Fick’sche Diffusion) und entspricht einer Ursprungsgeraden.
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