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Keramische Zeitschrift

, Volume 68, Issue 1, pp 28–36 | Cite as

Herstellung von dünnen mischleitenden Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-δ — Membranen mit hoher Sauerstoffpermeation auf porösen rohrförmigen Trägern im Cofiring

  • U. Pippardt
  • M. Bernhardt
  • J. Böer
  • L. Kiesel
  • R. Kircheisen
  • R. Kriegel
  • I. Voigt
  • M. Weyd
Forschung & Technik
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Kurzfassung

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 Sauerstof aus Luft berichtet. Die auf rohrförmigen Trägern aufgebrachten, asymmetrisch aufgebauten Membranen mit einer Dicke von ca. 10 µm besitzen eine wesentlich höhere Sauerstofpermeation 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 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ)-Membranen verwendet. Mit 19 Membranrohren erzeugte dieses Gerät im Vakuumbetrieb ca. 170 Nl Sauerstof pro Stunde. Im Vergleich zu konventionellen PSA-Anlagen ist bereits mit monolithischen Membranen ein wirtschaftlicher Betrieb dezentraler Sauerstofgeneratoren möglich. Eine deutliche Steigerung der Sauerstof-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 Sauerstofherstellung durch Druckwechseladsorptionsanlagen.

Stichwörter

Funktionskeramik Membran Sauerstofftrennung 

Co-firing Technology for Preparation of Thin Asymmetric Membrane-Tubes with High Oxygen Permeation Based on BSCF

Abstract

This article reports on the development work of Fraunhofer IKTS for the production of thin supported BSCF (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ) membranes for separating oxygen from air. Tubular Asymmetric Membranes with a thickness of about 10 microns on porous substrates have a signifcantly higher oxygen permeability compared to monolithic membranes with 1 mm wall thickness. The technical feasibility of the membrane separation process was provided already by the construction of a demonstrator with monolithic Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ membranes in the year 2009. With 19 membrane tubes this unit generated in vacuum mode about 170 Nl of oxygen per hour. Compared to conventional PSA systems an economical operation of decentralized oxygen generators is already possible with monolithic membranes. A signifcant 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. The focus of the work to develop a new membrane separation process is as an alternative to oxygen production by pressure adsorption.

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Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2016

Authors and Affiliations

  • U. Pippardt
    • 1
  • M. Bernhardt
    • 1
  • J. Böer
    • 1
  • L. Kiesel
    • 1
  • R. Kircheisen
    • 1
  • R. Kriegel
    • 1
  • I. Voigt
    • 1
  • M. Weyd
    • 1
  1. 1.Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Hochtemperaturmembranen und -speicherHermsdorfGermany

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