Leistungsfähigere Membranen für die Sauerstoffabtrennung aus Luft durch Korn- und Korngrenzendesign von Perowskitkeramiken

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Die Abtrennung von Sauerstoff aus der Luft durch Membrantechnologien gewinnt zunehmend an Bedeutung für eine Reihe von Anwendungen. Die Standzeiten derzeit verfügbarer Membranmaterialien werden jedoch maßgeblich durch deren geringe Phasenstabilität unter niedrigen Sauerstoffpartialdrücken und steilen Potentialgradienten beeinträchtigt. Perowskitartige Keramiken im quinternären System Ba-Sr-Zn-Fe-O zeigten allerdings, dass sie eine hohes Potenzial besitzen, sich zu verbesserten Funktionskeramiken entwickeln zu lassen. Deshalb sollen Wirkungsmechanismen in diesem Materialsystem aufgeklärt werden, im Hinblick auf ein Maßschneidern von: a) Kornstöchiometrie, b) Korngrößen und c) Korngrenzenbeschaffenheit. Eine umfassende physiko-chemische Beurteilung der Membranwerkstoffe soll hinsichtlich ihres Permeationsverhaltens, ihrer Leitfähigkeiten (ionisch und elektronisch) sowie ihrer Stabilität unter den Realbedingungen der Partialoxidation eines leichten Kohlenwasserstoffs erfolgen. Dabei werden Eigenschaften und Funktion mit der Realstruktur auf verschiedenen Hierarchieebenen bis hinab zur atomaren Skala korreliert.