O2-Erzeugung mittels MIEC-Membran-Dampfzirkulationsverfahren

Im Projekt wurde ein Teststand mit MIEC-Membranrohren aus BSCF (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ) entworfen und die Versuchsparameter wie Ofentemperatur, Wasserdampfmassenstrom und Luftvolumenstrom variiert. Dabei zeigte sich: Je höher die Ofentemperatur, desto größer ist der abgetrennte Sauerstoff-Volumenstrom. Dabei betrug der Elektroenergiebedarf des Teststandes am effizientesten Messpunkt ca. 3,2 kWh/m³. Jedoch ist es möglich, durch den Einsatz des im Projekt entworfenen Wärmemanagementsystems diesen auf 0,28 kWh/m³ zu reduzieren. Das Ziel dieses Systems ist es, die Kondensationswärme des Wasserdampfs für die Wiederverdampfung des Wassers so effizient wie möglich zu nutzen. Dadurch wäre das MIEC-Dampfzirkulationsverfahren trotz der viel kleineren Sauerstoff-Ausbeute vergleichbar mit anderen vollentwickelten Methoden. Diese vielversprechenden Ergebnisse stellen ein Proof of Concept für das Verfahren dar. Damit wird es möglich Sauerstoff vor Ort zu erzeugen, was beispielsweise mit LZA nicht möglich ist. Mit einer solch kostengünstigen dezentralen Methode könnten auch Oxyfuel-Prozesse sogar für Kleinanlagen wirtschaftlich attraktiv sein und gleichzeitig die Möglichkeit zur Abtrennung von Kohlendioxid bieten.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 09/20 bis 08/23 an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (Gustav-Zeuner-Straße 7, 09596 Freiburg, Tel. 03731/39-3960) unter der Leitung von Dr.-Ing. Thomas Grab (Leiter der Forschungseinrichtung: Prof. Dr.- Ing. Tobias Fieback) und der Fraunhofer-Gesellschaft e.V., Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Standort Hermsdorf (Michael-Faraday-Straße 1, 07629 Hermsdorf, Tel. 036601/9301-3902) unter der Leitung von Dr. Robert Kircheisen (Leiter der Forschungseinrichtung: Prof. Dr. rer. nat. habil. Alexander Michaelis).