Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Sauerstofftransportmembranen und ihre Rolle bei der CO 2 -Abtrennung und Synthesegasproduktion

Muhammad Riaz* und Muhammad Abdullah Butt

Die Membrantechnologie zur Gastrennung hat in den letzten 20 Jahren bemerkenswerte Verbesserungen erfahren, insbesondere im Bereich der Lufttrennung zur kostengünstigen Herstellung von hochreinem Sauerstoffgas. Sie ebnet schnell den Weg für alternative Wege zu herkömmlichen Trennverfahren wie der kryogenen Destillation. Festkörperelektrochemische Zellen auf Basis der Sauerstoffionenleitung ermöglichen den selektiven Transport von O2 bei hohen Temperaturen in Form eines Ionenflusses. Daher können diese Systeme als Filter für molekularen Sauerstoff entweder zur Erzeugung oder zur Trennung von Sauerstoffgas dienen. Die solarthermochemische Umwandlung von CO2 und H2O in Synthesegas wird normalerweise bei hohen Temperaturen von über 1500 °C in wiederholten Heiz-/Kühlzyklen mithilfe langlebiger Metalloxidkatalysatoren durchgeführt. Sauerstofftransportmembranen (OTMs) sind hochdichte Keramikmembranen, die eine gemischte Leitfähigkeit von Sauerstoffionen und Elektronen aufweisen, und eine zweiphasige OTM aus gemischten Metalloxiden könnte CO2 und H2O in einem einzigen Schritt thermochemisch in Synthesegas mit einem H2/CO-Verhältnis von 2:1 umwandeln und bietet damit einen alternativen Weg zur Synthesegasproduktion. OTMs stellen auch eine günstige Technologie für Oxy-Fuel- und CO2-Abscheidungsprozesse für Gas- und Kohlekraftwerke dar. Die neuesten Fortschritte auf dem Gebiet der Keramikmembran zur Sauerstoffabtrennung aus Luft bei hohen Temperaturen im Vergleich zu zahlreichen Materialien und die Aussichten für keramikbasierte Membranen hierfür werden untersucht.