Thermoresistant Ceramic Membrane with Integrated Gas Sensor for High Termperature Separation and Detection of Hydrogen and Carbon Monoxide

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Im vorliegenden Antrag liegt der Fokus auf der Hochtemperatur-Separation und Detektion von Wasserstoff und Kohlenmonoxid unter Verwendung eines neuen Ansatzes, der aus einer Kombination von mikroporöser keramischer Membran, katalytischem Filter und Chemiresistor besteht Dies ist ein Folgeantrag des Projektes, welches im Rahmen des DFG-Priority-Programmes 1299 gefördert wurde: Adaptive Oberflächen für Hochtemperaturanwendungen - Das Haut“-Konzept. In der zweiten Förderungsperiode konzentrieren wir uns auf die folgenden Weiterentwicklungen: (i) Betriebsfunktionalität von mikroporösen keramischen Membranen und deren Herstellung in größeren Mengen (ii) CO / H2 Detektion unter erschwerten Bedingungen, (iii) Integration von Separations-, katalytischen- und sensorischen Funktionen, (iv) Entwicklung einer ergänzenden Methodik zur Bestimmung der Porengrößenverteilung, teilweise unter Betriebsbedingungen, in mikroporösen Materialien mit geringer Gesamtoberfläche und Materialien mit Porositätsgradient. Die Membrane basieren auf polymerabgeleiteten Keramiken (SiBCN, SiCN) mit hoher thermischer und chemischer Stabilität. Auch die Langzeitstabilität der mikroporösen keramischen Membrane im realen Hochtemperaturbetrieb soll in Pilot- und Feldversuchen untersucht werden. Die Operando -Studien an Gassensoren sollen das grundlegende Verständnis über die Detektion von reduzierenden Gasen in sauerstofffreier Umgebung vertiefen. Der Schutz der sensitiven Schichten sowie der Zuwachs an Selektivität wird durch eine Kombination der sensitiven Schichten mit katalytischen Filtern und Sieb/Schutzschichten erreicht. Dies erlaubt die Detektion von Kohlenmonoxid in Synthesegasen in denen meist weitere Gase wie Wasser, CO2 und Reste von reduzierenden Gasen enthalten sind, die einen erheblichen Einfluss die Kohlenmonoxid- Messung des Sensors haben.