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Herstellung von dünnen mischleitenden Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe02O3-δ-Membranen mit hoher Sauerstoffpermeation auf porösen rohrförmigen Trägern im Cofiring

Co-firing technology for preparation of thinasymmetric membrane-tubes with high oxygen permeation based on BSCF
 
: Pippardt, Ute; Bernhardt, Matthias; Böer, Jürgen; Kiesel, Lutz; Kircheisen, Robert; Kriegel, Ralf; Voigt, Ingolf; Weyd, Marcus

Keramische Zeitschrift 68 (2016), Nr.1, S.28-36
ISSN: 0023-0561
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IKTS ()
Funktionskeramik; Membran; Sauerstofftrennung

Abstract
In diesem Artikel wird über die Entwicklungsarbeiten am Fraunhofer IKTS zur Herstellung von dünnen geträgerten BSCF (Ba0,5Sr0,5 Co0,8Fe0,2O3-δ)-Membranschichten zur Abtrennung von Sauerstoff aus Luft berichtet. Die auf rohrförmigen Trägern aufgebrachten, asymmetrisch aufgebauten Membranen mit einer Dicke von ca. 10 μm besitzen eine wesentlich höhere Sauerstoffpermeation als vergleichbare monolithische Membranen mit 1 mm Wandstärke. Der Nachweis der technischen Machbarkeit des Membrantrennverfahrens wurde bereits durch den Aufbau eines Demonstrators im Jahr 2009 erbracht. Dabei wurden monolithische Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe02O3-δ -Membranen verwendet. Mit 19 Membranrohren erzeugte dieses Gerät im Vakuumbetrieb ca. 170 Nl Sauerstoff pro Stunde. Im Vergleich zu konventionellen PSA-Anlagen ist bereits mit monolithischen Membranen ein wirtschaftlicher Betrieb dezentraler Sauerstoffgeneratoren möglich. Eine deutliche Steigerung der Sauerstoff-Permeation kann bei gegebenen Betriebsbedingungen (z.B. O2-Erzeugung im Vakuumbetrieb) und identischem Membranmaterial (BSCF) vor allem durch Minimierung der Membrandicke erreicht werden. Im Vordergrund der Arbeiten steht die Entwicklung eines neuen Membrantrennverfahrens als Alternative zur Sauerstoffherstellung durch Druckwechseladsorptionsanlagen.

 

This article reports on the development work of Fraunhofer IKTS for the production of thin supported BSCF (Ba(0,5)Sr(0,5)Co(0,8)Fe(0,2)O3-delta) membranes for separating oxygen from air. Tubular Assymmetric Membranes with a thickness of about 10 microns on porous substrates have a significantly higher oxygen permeability compared to monolithic membraneswith 1 mm wall thickness. The technical feasibility of the membrane seperation process was provided already by the construction of a demonstrator with monolithic Ba(0,5)Sr(0,5)Co(0,8)Fe(0,2)O3-delta membranes in the year 2009. With 19 membrane tubes this unit generated in vacuum mode about 170 NI of oxygen per hour. Compared to conventional PSA systems an economical operation of decentralized oxygen generators is already possible with monolithic membranes. A significant increase in oxygen permeation can at given operating conditions ( e.g. O2 generation in vacuum mode) and an identical membrane material (BSCF) mainly be achieved by minimizing the membrane thickness. Focus of the work to develop a new membrane seperation process is as an alternative to oxygen production by pressure adsorption.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-382668.html