Entwicklung protonenleitender Werkstoffe und Membranen auf Basis von Lanthan-Wolframat für die Wasserstoffabtrennung aus Gasgemischen:
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Jülich
Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek, Verl.
2013
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0. SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN III
1. EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1
2. GRUNDLAGEN 3
2.1. ANWENDUNGSGEBIETE VON WASSERSTOFFMEMBRANEN 3
2.2. TRANSPORT-MECHANISMEN IN KRISTALLINEN FESTKOERPERN 7
2.3. LEITFAEHIGKEIT UND PERMEATION MISCHLEITENDER OXIDE 18
2.3.1. LEITFAEHIGKEIT 18
2.3.2. ELEKTROCHEMISCHE GASPERMEATIONSTHEORIE NACH WAGNER 20
2.3.3. WASSERSTOFF-ABTRENNUNG DURCH EINE MEMBRAN 24
2.4. MEMBRANWERKSTOFFE ZUR WASSERSTOFF-ABTRENNUNG 25
2.5. LITERATURSTUDIE ZU LANTHAN-WOLFRAMAT LA6_
X
WOI2-S 29
2.6. MATERIALENTWICKLUNG DURCH SUBSTITUTIONSEXPERIMENTE 34
2.7. HERSTELLUNG ASYMMETRISCHER MEMBRANEN MITTELS FOLIENGUSS 35
2.8. KONZEPT ZUR EXPERIMENTELLEN VORGEHENSWEISE 37
3. EXPERIMENTELLE DURCHFUEHRUNG 39
3.1. PROBENHERSTELLUNG 39
3.1.1. PULVERSYNTHESE 39
3.1.2. PROBEKOERPERHERSTELLUNG 43
3.2. CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 47
3.2.1. PHASENZUSAMMENSETZUNGEN: ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE (XRD) 47
3.2.2. CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG: ICP-OES 47
3.2.3. STABILITAETSUNTERSUCHUNGEN 48
3.2.4. BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHE OBERFLAECHE 48
3.2.5. PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 48
3.2.6. MIKROSTRUKTURELLE CHARAKTERISIERUNG: REM, EDX, TEM 49
3.2.7. DILATOMETRIE: THERMISCHER AUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT 50
3.2.8. SINTERVERHALTEN 51
3.2.9. LEITFAEHIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON DER TEMPERATUR 51
3.2.10. WASSERSTOFFFLUSS 53
3.2.11. POROSITAET 55
3.2.12. SPEZIFISCHE GASDURCHLAESSIGKEIT 55
3.2.13. LECKRATEN-BESTIMMUNG 55
3.2.14. KRUEMMUNGSMESSUNG 56
I
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4. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 57
4.1. WERKSTOFFCHARAKTERISIERUNG DES UNSUBSTITUIERTEN LA.
X
WOI2-S 57
4.1.1. EINPHASIGKEITSBEREICH 57
4.1.2. FREMDPHASEN 59
4.1.3. STABILITAETSUNTERSUCHUNGEN 62
4.1.4. PARTIKELGROESSENVERTEILUNG UND SPEZIFISCHE OBERFLAECHE 63
4.1.5. THERMISCHE AUSDEHNUNG 65
4.1.6. SINTERSTUDIE 66
4.1.7. MIKROSTRUKTUR 67
4.1.8. GESAMTLEITFAEHIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON DER TEMPERATUR UND DER
ATMOSPHAERE 68
4.2. SUBSTITUIERTES LA^WOII-S 72
4.2.1. AUSWAHL DER SUBSTITUTIONSELEMENTE UND PULVERHERSTELLUNG 72
4.2.2. VERGLEICH DER GESAMTLEITFAEHIGKEITEN 75
4.2.3. MIKROSTRUKTUR VON LWO-RE20 UND LWO-MO20 77
4.2.4. WASSERSTOFFFLUSS DURCH BULKPROBEN AUS LW05,4#P, LWO-RE20 UND
LWO-MO20.. 80
4.2.5. MIKROSTRUKTUR NACH DEN FLUSSMESSUNGEN 86
4.3. SUBSTRATGESTUETZTE MEMBRANEN 89
4.3.1. MEMBRANEN MIT ARTFREMDEM SUBSTRATMATERIAL 89
4.3.2. MEMBRANEN MIT ARTEIGENEM SUBSTRATMATERIAL 93
5. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 105
6. LITERATURVERZEICHNIS 115
7. ANHANG 123
II
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