Entwicklung und Charakterisierung eines metallischen Substrats für ...

Zusammenfassung und Ausblick
Ausblick: Bisher werden Pulver und Substrate aus den Stahllegierungen 1.4404, 1.4845
und 1.4841 wegen ihrer guten kommerziellen Verfügbarkeit verwendet. Bei den Beschichtungen
mit dem chloridionenhaltigen Böhmit-Sol und bei den Auslagerungen im Kraftwerk
zeigt sich, dass ein nasschemischer Korrosionsangriff an diesen Materialien auftreten kann.
Um die Beständigkeit von Stählen gegenüber Lochfraß- und Spaltkorrosion zu erhöhen,
werden in der Praxis Legierungen mit höheren Molybdänanteilen eingesetzt. Mögliche
Legierungen sind z. B. 1.4529 oder 1.4562, die einen Molybdängehalt von 6 Gew.-% bis
7 Gew.-% aufweisen und auch in Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt werden. Diese
oder vergleichbare Legierungen sollten auf ihre Eignung als Substrat- und Zwischenschichtmaterial
untersucht werden.
Des Weiteren tritt der Korrosionsangriff besonders in der Stahlzwischenschicht auf, die
aus feinen Ausgangspulvern hergestellt wird. Die hohe spezifische Oberfläche im Vergleich
zum Substrat sowie vermutlich auch die hohe Kapillarität des feinen Porennetzwerks, die
das Risiko der Spaltkorrosion erhöht, setzen also die Korrosionsbeständigkeit herab. Für
eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit kann es daher vorteilhaft sein, auf die Stahlzwischenschicht
zu verzichten. Bei der parallel am Institut entwickelten Tauchbeschichtung
werden erste tubulare Substrate erfolgreich direkt mit einer 8YSZ-Schicht beschichtet.
Um eine starke Infiltration des Substrats zu vermeiden, wird ein gröberes Ausgangspulver
verwendet, sowie die Suspension durch eine gezielte Erhöhung der Viskosität angepasst.
Für die Wahl des Werkstoffs für die Zwischenschicht wird aber auch entscheidend sein,
welches Material sich für die keramische Gastrennmembran durchsetzt. Der Einsatz artgleicher
Werkstoffe für die Zwischenschichten und Gastrennmembranen vermeidet eine
Abplatzung der Schichten durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten.
Ein Vorteil von Polymermembranen gegenüber den keramischen Membranen ist die
Möglichkeit einer zusätzlichen PDMS-Schicht, die kleinere Defekte in der Polymermembran
ausgleichen kann. Bei keramischen Gastrennmembranen wird bisher auf eine
zusätzliche Beschichtung verzichtet, die die Empfindlichkeit der Membran gegenüber kleineren
Defekten vermindert. Eine Möglichkeit ist hier die PDMS-Schicht auf die keramische
Membran aufzubringen. Damit verliert aber die keramische Membran den Vorteil
der höheren Temperaturstabilität gegenüber der Polymermembran. Eine Alternative für
höhere Anwendungstemperaturen wäre der Einsatz eines anorganischen Materials mit hoher
Gaspermeabilität, das unmittelbar auf die eigentliche Gastrennmembran aufgesintert
wird.
Arbeitsschwerpunkt 2:
In-Situ Membrantests unter Rauchgasdekarbonisierungsbedingungen
In der Arbeit wird erfolgreich ein Prüfstand im EnBW Rheinhafendampfkraftwerk RDK 7
aufgebaut und mit Keramik- und Polymermembranen im direkten Kontakt mit dem
Rauchgas betrieben. In mehreren Iterationen wird der Prüfstand weiter optimiert und
automatisiert, so dass Langzeitmessungen bis max. 1600 h mit kontinuierlicher Datenaufnahme
möglich sind. Herausforderungen für die Auslegung des Prüfstands sind der Wasser-
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