Perovskite membranes for oxygen separation and oxy-combustion processes

• Autorzy: Gromada M. , Krząstek K. , Pięciak L. , Kluczowski R. , Krauz M. , Baszczuk A. , Trawczyński J. , Stępień M.

Warianty tytułu

PL

Membrany perowskitowe do separacji tlenu i do procesów spalania w tlenie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mixed oxides with the perovskite-like structure, possessing mixed electronic and ionic electrical conductivities are proposed for dense ceramic membranes production for both oxygen separation and oxy-combustion processes. In this study three perovskite-type mixed oxides La(0.6)Sr(0.4)Fe(0.8)Co(0.2)O(3+β) (LSCF), Ba(0.5)Sr(0.5)Co(0.8)Fe(0,2)O(3+β) (BSCF) and La2Ni(0.9)Co(0.1)O(4-β) (LNC), considered to be the most promising materials due to high oxygen fluxes, are utilized for both plate and tubular membranes fabrication. For providing the appropriate efficiency of the oxygen production the main role is played by thickness as well as outer surface development of membranes. On account of this, three configurations of plate membranes were tested, i.e. thick dense membranes, thin dense diaphragms on porous support and thick dense membranes coated on both sides with porous thin layers. Tubular membranes, more useful in industrial practice due to their larger effective surface, mechanical stability and easiness of application, were prepared in two configurations, i.e. dense thin-walled tubes made by isostatic pressing and extrusion methods, as well as thin dense membrane, coated on the porous tube. The basic physicochemical properties of the obtained diaphragms were determined. Some of them were characterised by the measurement of the oxygen permeation flux.

PL

Tlenki mieszane o budowie typu perowskitu, mające mieszane przewodnictwo elektronowe i jonowe, są materiałami proponowanymi do produkcji gęstych ceramicznych membran wykorzystywanych w procesach separacji tlenu i spalania tlenowego. W prezentowanych badaniach wykorzystano do wytwarzania membran zarówno w kształcie płytek, jak i rurek trzy tlenki typu perowskitu: La(0,6)Sr(0,4)Fe(0,8)Co(0,2)O(3+β) (LSCF), Ba(0,5)Sr(0,5)Co(0,8)Fe(0,2)O(3+β) (BSCF) i La2Ni(0,9)Co(0,1)O(4-β) (LNC), rozważane jako najbardziej obiecujące materiały z powodu dużych strumieni tlenu. Dla zapewnienia odpowiedniej wydajności wytwarzania tlenu główną rolę odgrywa grubość oraz rozwinięcie powierzchni zewnętrznej membrany. Z uwagi na to, badaniom poddano trzy konfiguracje membran płytkowych: gęste grube membrany, gęste cienkie diafragmy na porowatym podkładzie i gęste cienkie membrany pokryte obustronnie grubymi warstwami porowatymi. Membrany rurkowe, bardziej przydatne w praktyce produkcyjnej w związki z ich większą powierzchnią efektywną, mechaniczną stabilnością i łatwością stosowania, przygotowano w dwóch konfiguracjach: gęste grubościenne rurki wykonane metodami prasowania izostatycznego i wypływowego oraz gęste cienkie membrany stanowiące pokrycie porowatych rur. Oznaczono podstawowe właściwości fizykochemiczne otrzymanych diafragm. Niektóre diafragmy scharakteryzowano za pomocą pomiarów strumienia przenikania tlenu.

Słowa kluczowe

EN

perovskite-like materials; oxygen membranes; tubular membranes

PL

materiały perowskitowe; membrany tlenowe; membrany rurowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 3
• Strony: 322--327
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gromada M.

autor

Krząstek K.

autor

Pięciak L.

autor

Kluczowski R.

autor

Krauz M.

autor

Baszczuk A.

autor

Trawczyński J.

autor

Stępień M.

• Institute of Power Engineering, Ceramic Department CEREL, Boguchwała, Poland,

Bibliografia

• 1. Xu N., Li S., Jin W., Shi J.: AIChE Journal, 45 (1999), 2519-2526.
• 2. Li S., Jin W., Huang P., Xu N., Shi J., Lin Y.S.: J. Membr. Sci., 166, (2000), 51-61.
• 3. Bayraktar D., Clemens F., Diethelm S., Graule T., Van Herle J., Holtappels P.: J. Eur. Ceram. Soc. 27, (2007), 2455-2461.
• 4. Krauz M.: Opracowanie Technologii Wytwarzania Stałotlenkowych Ogniw Paliwowych, PhD Thesis, AGH, 2008.
• 5. Shao Z., Yang W., Cong Y., Dong H., Tong J., Xiong G.: J. Membr. Sci., 172, (2000), 177-188.
• 6. Kharton V.V., Yaremchenko A.A., Tsipis E.V., Valente A.A., Patrakeev M.V., Shaula A.L., Frade J.R., Rocha J.: J. Appl. Catal. A: General, 261, (2004), 25-35.