Neue Oxidationsschutzschichtenkonzepte für zukünftige Kraftwerke mit hohem Wirkungsgrad und integrierter CO2-Abtrennung

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Rasch steigende Preise für fossile Brennstoffe sowie die geplante Reduzierung des CO2- Austoßes im Rahmen des Kyoto-Protokolls erfordern deutliche Wirkungsgradsteigerungen für die zukünftige Kraftwerke kombiniert mit der Integration der CO2-Abtrennung in Kraftwerkstechnologien durch Einsatz von Membranen, die Verbrennungsprozesse in reinem Sauerstoff ermöglichen. Für die Gasturbinen, die Umwandlung der chemischen in die elektrische Energie leisten, bedeutet dies viel höhere Betriebstemperaturen sowie viel höhere H2O- und/oder CO2- Abgaskonzentrationen. Unter dieser verstärkten Beanspruchung sind für die herkömmlichen MCrAlY- Korrosionsschutzschichten (M = Ni, Co) Grenzen der Anwendbarkeit gesetzt, bedingt durch schnellere Oxidationsrate, Interdiffusion mit dem Grundwerkstoff sowie bisher nicht untersuchte Einflüsse der höheren CO2/H2O-Partialdrücke auf das Oxidationsverhalten und die Lebensdauer. Beantragt wird ein Projekt für die Entwicklung neuer Zusammensetzungen, Mikrostruktur und Herstellung der MCrAlY-Schichten für die zukünftige Kraftwerkstechnik. Als Ausgangspunkt für diese Entwicklungen werden sowohl fundamentale physikalische und chemische Degradationsmechanismen unter geänderten Betriebsbedingungen erforscht als auch Konzepte aus zahlreichen eigenen Voruntersuchungen ausgearbeitet.