Sauerstoffbereitstellung durch keramische Materialien: Reaktoruntersuchungen zur Charakterisierung der Sauerstoff-Speicher-Kapazität

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Kaps
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 40362401

Das geplante Fördervorhaben beschäftigt sich mit der praxisorientierten Beschreibung des O2-Speicherverhaltens ausgewählter OSM (Oxygen Storage Materials). Betrachtet werden hierbei oxidkeramische Materialien, die ihre Sauerstoffstöchiometrie in Abhängigkeit von der Temperatur und dem umgebenden Sauerstoffpartialdruck (10-10 ≤ pO2 ≤ 10 bar; 300 ≤ T ≤ 1500 °C) ändern. Die Speicherentladung (Reduktion) erfolgt bei erhöhten Temperaturen und niedrigen Sauerstoffpartialdrücken. Durch anschließende Reoxidation z.B. an Luft wird der O-Speicher wieder geladen. Die Eignung eines Materials als OSM wird durch die Speicherkapazität sowie die Geschwindigkeit der Speicherbe- und Entladung limitiert. Somit ist die OSC (Oxygen Storage Capacity) entscheidend von der Zusammensetzung des verwendeten Materials und der Morphologie eines Speicherelements abhängig. Durch Kombination mehrerer Speicherelemente mit hinreichend großen Mengen an reversibel speicherbaren Sauerstoff und schneller Be- und Entladung des Speichers ist eine quasi kontinuierliche Sauerstoffbereitstellung möglich. An ausgewählten Materialzusammensetzungen soll die OSC untersucht werden. Zu diesem Zweck werden neben der analytischen Materialbeschreibung Untersuchungen an einem zu entwickelnden O2-Generator durchgeführt. Hierbei wird neben der Menge an gespeicherten Sauerstoff im Bezug auf die Speichermasse der Einfluss von Heiz- und Abkühlgeschwindigkeiten, der Speichergeometrie, der Speicherporosität und die Art der reduzierenden Atmosphäre (Abgase, Vakuum, Inertgase) auf die OSC bestimmt. Durch die angestrebten Untersuchungen soll die Funktionsfähigkeit von oxidkeramischen OSM für die O2-Bereitstellung für eine Vielzahl technologischer Anwendungen belegt werden. Es sollen Konzepte für eine optimale Auslegung von OSM-Speicherelementen bereitgestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen