Gemischtleitende Hohlfasermembranen des Systems BaCoxFeyZrzO3-d für die Sauerstoffseparation:
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Stuttgart
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 ZIEL DIESER ARBEIT 4
2 S T A N D D E S W I S S E N S 7
2.1 MEMBRANTECHNIK 7
2.1.1 ANWENDUNGSPOTENTIALE SAUERSTOFFSEPARIERENDER MEMBRANEN 7
2.2 WERKSTOFFE FUER DICHTE KERAMISCHE MEMBRANEN 11
2.2.1 UNTERSCHEIDUNG DER PEROWSKITE IN VIER MATERIALKLASSEN 15
2.2.2 WECHSELWIRKUNG KERAMISCHER MEMBRANMATERIALIEN MIT CO2 18
2.3 ENTWICKLUNG VON TUBULAEREN PEROWSKITMEMBRANEN 19
2.4 BEWERTUNG DES WISSENSSTANDES 24
3 GRUNDLAGEN 2 5
3.1 FESTKOERPERPHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 25
3.1.1 KRISTALLSTRUKTUR DES PEROWSKITS 25
3.1.2 DEFEKTBILDUNG IM SAUERSTOFFUNTERGITTER 28
3.1.3 THERMISCHES AUSDEHNUNGSVERHALTEN 29
3.1.4 GAS-SEPARATIONSMECHANISMUS 30
3.1.5 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT 34
3.1.6 KORROSIONSBESTAENDIGKEIT UNTER DEM EINFLUSS VON CO2 35
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IMAGE 2
3.2 EXPERIMENTELLE GRUNDLAGEN 37
3.2.1 PHASENINVERSIONSPROZESS 37
3.2.2 PULVERHERSTELLUNG 39
3.2.3 SINTERPROZESS 40
4 EXPERIMENTELLER TEIL 4 5
4.1 MATERIALIEN 46
4.1.1 KERAMISCHE PULVER 46
4.1.2 MATERIALIEN UND CHEMIKALIEN FUER DEN SPINNPROZESS 47
4.2 HERSTELLMETHODEN FUER HOHLFASERMEMBRANEN 48
4.2.1 SPINNMASSENHERSTELLUNG 48
4.2.2 NASSSPINNPROZESS 49
4.2.3 SINTERUNG 50
4.3 CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 51
4.3.1 BESTIMMUNG DER PARTIKELGROESSENVERTEILUNG MIT LASERBEUGUNG . . . .
52
4.3.2 BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHEN OBERFLAECHE NACH BRUNAUER, EMMET UND
TELLER 52
4.3.3 UEBERPRUEFUNG DER GASDICHTIGKEIT GESINTERTER MEMBRANEN 52
4.3.4 ROENTGENBEUGUNG 53
4.3.5 ELEKTRONENMIKROSKOPIE 54
4.3.6 MECHANISCHE TESTS 54
4.3.7 DILATOMETRIE 57
4.3.8 IODOMETRIE 58
4.3.9 KARBONATNACHWEIS 60
4.3.10 QUARZROHROFEN-AUSLAGERUNGSVERSUCHE 61
4.3.11 MESSUNG DER LEITFAEHIGKEIT 61
4.4 SAUERSTOFFPERMEATION 62
4.4.1 MESSPRINZIP 63
IMAGE 3
4.4.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DES PERMEATIONSTESTSTANDES 63
4.4.3 PERMEATIONSMESSUNGEN AN HOHLFASERMEMBRANEN 66
4.5 BESCHICHTUNG DER MEMBRANEN MIT ZIRKONIUMOXID 69
5 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 7 1
5.1 CHARAKTERISIERUNG DER PEROWSKIT-PULVERCHARGEN 71
5.1.1 PHASENANALYTIK 71
5.1.2 PARTIKELGROESSENVERTEILUNG DER BCFZ-PULVERCHARGEN 75
5.2 HERSTELLUNG DER HOHLFASERMEMBRANEN 79
5.2.1 ANPASSUNG DER SPINNMASSEZUSAMMENSETZUNG 79
5.2.2 ANPASSUNG DES SINTERPROGRAMMS 81
5.2.3 ENTWICKLUNG NEUER HOHLFASERGEOMETRIEN 82
5.3 CHARAKTERISIERUNG DER HOHLFASERMEMBRANEN 86
5.3.1 PHASENANALYSE DER MEMBRANEN UEBER ROENTGENBEUGUNG 87
5.3.2 MORPHOLOGIE UND MIKROSTRUKTUR DER HOHLFASERMEMBRANEN 88
5.3.3 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 94
5.3.4 THERMISCHES AUSDEHNUNGSVERHALTEN 100
5.3.5 AUSLAGERUNGSVERSUCHE IM QUARZROHROFEN 108
5.3.6 ERMITTLUNG DER SAUERSTOFFLEERSTELLENKONZENTRATION IN BCFZ 110
5.3.7 ELEKTRONISCHE LEITFAEHIGKEIT 113
5.4 SAUERSTOFFPERMEATION 116
5.4.1 AUSWAHL DER VERSUCHSPARAMETER 116
5.4.2 ABHAENGIGKEIT DER SAUERSTOFFPERMEATION VON DER TEMPERATUR . . . .
118
5.4.3 ABHAENGIGKEIT DER SAUERSTOFFPERMEATION VOM GRADIENTEN DES
SAUERSTOFFPARTIALDRUCKS 128
5.5 CHEMISCHE STABILITAET UNTER C0 2-HALTIGEM SWEEPGAS 130
6 ZUSAMMENFASSUNG U N D AUSBLICK 139
IMAGE 4
LITERATUR
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
TABELLENVERZEICHNIS
EIDESSTATTLICHE ERKLAERUNG
LEBENSLAUF |
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