Team Wasserstoffpermeable Membrane
Wasserstoffpermeable Membranen
Die Arbeitsgruppe Wasserstoffpermeable Membranen entwickelt dichte und mikroporöse keramische Membranen, die in der Lage sind, Wasserstoff entweder in protonischer (H+) oder molekularer Form (H2) mittels ausgewählter Materialien und fortschrittlicher Herstellungstechniken zu transportieren. Unterschiedliche Transportmechanismen, die chemische Beschaffenheit der Membranmaterialien oder Prozessbedingungen ermöglichen verschiedene Anwendungsbereiche, die von Trennaufgaben (Extraktion von hochreinem H2 aus Gasgemischen) bis zur Intensivierung komplexer chemischer Reaktionen in katalytischen Membranreaktoren mit z.B. H2 und CO2 oder N2 zur Bildung von Biokraftstoffen, höheren Kohlenwasserstoffen bzw. Ammoniak reichen. Darüber hinaus ist die Abtrennung verschiedener anderer Gasspezies aus Gemischen und die Dehydrierung von Alkoholen über Pervaporation ein Schwerpunkt der Gruppe. Grundlage hierfür sind mikro- und mesoporöse Membranen auf Basis von Silika-Kohlenstoff-Bindungen, Graphen und Zirkoniumdioxid.
Herstellungsmethoden Und Materialien
Membranen unterschiedlicher Dicke (nm-μm-Bereich), Mikrostruktur und Endgeometrien werden auf keramischen oder metallischen Substraten mittels fortschrittlicher, reproduzierbarer und skalierbarer Fertigungstechniken hergestellt, z. B. Tape-Casting, Siebdruck, Spin- und Dip-Coating im Reinraum, PS PVD etc. Darüber hinaus werden ihre Eigenschaften durch verschiedene Charakterisierungsmethoden gründlich untersucht. Die Auswahl der Materialien deckt mehrere Strukturklassen ab und reicht von bewährten konventionellen Möglichkeiten wie Graphen oder Zirkonaten und Ceraten mit Perowskit-Struktur bis hin zu neuartigen, patentierten Zusammensetzungen wie Seltene-Erden-Wolframaten mit defekter Fluorit-Struktur. Neben der Entwicklung defektfreier und hochleistungsfähiger Membranen für die angestrebten Energie- und Umweltanwendungen betreibt das Team detaillierte Grundlagenforschung zum Zusammenspiel von Zusammensetzung, Mikrostruktur, Leistung und Stabilität und arbeitet dabei mit einem starken Netzwerk von Universitäten und Forschungseinrichtungen im Rahmen zahlreicher nationaler und internationaler Projekte oder anderer Kooperationsinitiativen zusammen.